一种基于VR技术的接触网检修教学平台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于VR技术的接触网检修教学平台，由人机交互室和一体机头显设备组成，在人机交互室中设置模拟接触网运行环境的装置，将一条正常运行的铁路线路的接触网拍摄成VR视频，并模拟接触网运行的环境极其出现的故障情况，一体机头显设备佩戴在用户的头上，即可看到接触网的虚拟空间，一体机头显设备随着头部的转动位置来切换视频显示的内容，在VR视频中设置的每个故障点均有接触网检修标准与之对应，用户进入虚拟世界后，对接触网每个故障点进行虚拟检修，在虚拟检修的同时在VR视频中有对应故障点的处理方法讲解，便于用户进一步的加深理解和记忆，有利于用户在实际工作中遇到相应问题时采用对应的处理方法进行检修。

【技术实现步骤摘要】
一种基于VR技术的接触网检修教学平台
本专利技术涉及VR领域，尤其涉及一种基于VR技术的接触网检修教学平台。
技术介绍
接触网是电力机车的能量通道，负责将电网上的电能传输到电力机车上进行电能供应。接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空"之"字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。铁路运输承载着每位乘客的身命财产安全，要保证列车在运行途中不出现任何事故，对铁路系统的各个环节都要严格把关，培养出专业型人才成为了保障铁路运输安全的重要基础。接触网长期处于室外工作环境需要定期检修，中国铁路总公司在招聘技术人员后需要对他们进行岗前培训，力争每一位技术人员“上得去、下的来”，在接触网不能正常运行时能够第一时间找出问题所在，并采取相应的措施进行抢修。这需要培训老师有较好的专业知识和专业素养，将理论和实际结合起来能让学员们更容易接受。现有技术中主要采用理论培训，只有在工作人员遇到了相应的接触网事故问题才会将理论知识应用到实践。但是一遇到实际问题时，很多工作人员已经忘记培训过的知识，不知如何应对。对于发生概率特别小故障，即使经验丰富的老员工也较少遇到过，一旦遇到了他们也没有实际经验可参考，其次工作人员没有实际操作经验，而现场环境比理论上复杂得多，导致工作人员无从下手处理接触网故障，不知如何检修接触网出现的故障，严重影响列车的安全运行。此外，在实际检修中，往往需要对检修路段进行封闭，禁止列车通行。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于VR技术的接触网检修教学平台，将一条正常运行的铁路线路的接触网拍摄成VR视频，并模拟接触网运行的环境极其出现的故障情况，在VR视频中设置的每个故障点均有接触网检修标准与之对应，用户进入虚拟世界后，对接触网每个故障点进行虚拟检修，在虚拟检修的同时在VR视频中有对应故障点的处理方法讲解，便于用户进一步的加深理解和记忆，有利于用户在实际工作中遇到相应问题时采用对应的处理方法进行检修，提高工作人员的专业技术水平。为了实现上述目的，本专利技术提供的一种基于VR技术的接触网检修教学平台是这样实现的：一种基于VR技术的接触网检修教学平台，包括人机交互室和一体机头显设备，在人机交互室中设置模拟接触网运行环境的装置，将一条正常运行的铁路线路的接触网拍摄成VR视频，并模拟接触网运行的环境极其出现的故障情况，在VR视频中设置的每个故障点均有接触网检修标准与之对应，用户进入虚拟世界后，对接触网每个故障点进行虚拟检修，在虚拟检修的同时在VR视频中有对应故障点的处理方法讲解，一体机头显设备佩戴在用户的头上，即可看到接触网的虚拟空间，一体机头显设备随着头部的转动位置来切换视频显示的内容。本专利技术的人机交互室的天花板上设有喷淋、雪花机、取暖灯，人机交互室的四壁均设有冷风机、热风机，地面上安装有PC机、升降台、万向跑步机、护栏、感应手套、VR手柄，其中万向跑步机安装在升降台上方，万向跑步机边缘上设有护栏，感应手套、VR手柄连接在护栏左上方，喷淋用于模拟下雨场景，雪花机用于模拟下雪场景，取暖灯模拟太阳照射场景，即可模拟用户在不同天气条件下对接触网进行检修的场景，冷风机、热风机分别用于向用户吹冷风和热风，模拟工作人员在冷风和热风环境下工作场景，升降台用于模拟用户检修接触网时升降台将用户升起对接触网进行检修的场景，用户在万向跑步机上行走来模拟升降台沿着接触网行走，护栏用于保护工作人员在万向跑步机上行走时不会掉下来，感应手套用于戴在用户手上，用户通过感应手套模拟手与接触网接触的场景，VR手柄用以模拟工作人员手拿工具的场景，由PC机控制万向跑步机、升降台工作，并向感应手套发送需要感应的信息以及感应手套向PC机反馈信息。本专利技术的升降台包括金属铝板、折叠杆、内螺纹环、螺丝杆、步进电机，螺丝杆连接在步进电机的旋转轴上，内螺纹环安装在螺丝杆上，四根相同的折叠杆均匀固定在内螺纹环与金属铝板之间，由PC机控制步进电机正转，进而带动内螺纹环在螺丝杆上向上移动，在内螺纹环的推动下折叠杆伸张，将金属铝板向上推，实现升降台的升高，当由PC机控制步进电机反转时，带动内螺纹环在螺丝杆上向下移动，在内螺纹环的拉动下折叠杆收缩，将金属铝板向上拉，实现升降台的降低。本专利技术的一体机头显设备包括弹力松紧带、海绵、塑料壳、第一蓝牙模块、第一控制电路板、超声波传感器、倾角传感器、液晶显示屏、3D液晶眼镜、高清摄像头，弹力松紧带固定在塑料壳的上、左、右三边，海绵安装在塑料壳内侧，第一蓝牙模块、第一控制电路板、超声波传感器、倾角传感器、液晶显示屏、3D液晶眼镜、高清摄像头均安装在塑料壳中，且液晶显示屏安装在3D液晶眼镜正前方，高清摄像头安装在3D液晶眼镜上方，用于识别眼球的位置信息，超声波传感器和倾角传感器用于追踪头部位置信息，第一蓝牙模块用于和PC机建立无线通信，接收PC机上制作好的VR视频，并将接收到的VR视频传输至第一控制电路板，由第一控制电路板控制液晶显示屏显示对应的VR视频，用户透过3D液晶眼镜观看液晶显示屏上显示的VR视频即可看到立体的视频，使用户感觉处于VR视频中的场景中，高清摄像头采集到识别眼球信息后传输给第一控制电路板，在第一控制电路板中进行图像识别，识别出眼球移动的位置。本专利技术的超声波传感器与倾角传感器结合起来识别用户头部位置信息，超声波传感器用于测量用户头部与墙面之间的距离，并将检测到距离信息传输给第一控制电路板进行处理，倾角传感器用于检测用户头部倾角信息，并将检测到的信息传输给第一控制电路板，第一控制电路板根据超声波传感器传来的距离信息、倾角传感器传来的倾角信息，即可计算出用户头部与墙面之间的距离和头部倾角，进而确定用户头部所在位置。本专利技术的3D液晶眼镜包括3D眼镜、液晶镜片，采用两个相同的液晶镜片安装在3D眼镜的左右镜片上，由第一控制电路板控制液晶镜片的透明与黯淡，当需要左眼观看液晶显示屏上的VR视频时，第一控制电路板控制左液晶镜片透明，控制右液晶镜片黯淡，当需要右眼观看液晶显示屏上的VR视频时，第一控制电路板控制右液晶镜片透明，控制左液晶镜片黯淡。本专利技术的感应手套包括手套、电热丝、电击器、第二控制电路板、弹簧丝、拉力传感、第二蓝牙模块，电热丝、电击器、第二控制电路板、弹簧丝、拉力传感、第二蓝牙模块均安装在手套上，由第二控制电路板控制电热丝加热、控制电击器工作，弹簧丝连接在手套与护栏之间，拉力传感安装在弹簧丝上，用于检测弹簧丝被拉伸的力，并将检测到的拉力信息传输给第二控制电路板，由第二控制电路板控制第二蓝牙模块将检测到的拉力信息传输给PC机，通过弹簧丝拉动手套来模拟工作人员拉动接触网的馈电线、承力索、接触线等场景，再根据拉力传感器采集到的拉力值来计算出工作人员手拉弹簧丝的力，进而模拟工作人员手拉接触网的力，PC机根据VR视频中触电场景、接触网过热场景通过第二蓝牙模块发送给第二控制电路板，当用户在虚拟世界中触摸到带电的接触网后，第二控制电路板控制电击器工作，给用户一种触电的感觉，当用户在虚拟世界中触本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VR技术的接触网检修教学平台，其特征在于：包括人机交互室和一体机头显设备，在人机交互室中设置模拟接触网运行环境的装置，将一条正常运行的铁路线路的接触网拍摄成VR视频，并模拟接触网运行的环境极其出现的故障情况，在VR视频中设置的每个故障点均有接触网检修标准与之对应，用户进入虚拟世界后，对接触网每个故障点进行虚拟检修，在虚拟检修的同时在VR视频中有对应故障点的处理方法讲解，一体机头显设备佩戴在用户的头上，即可看到接触网的虚拟空间，一体机头显设备随着头部的转动位置来切换视频显示的内容。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于VR技术的接触网检修教学平台，其特征在于：包括人机交互室和一体机头显设备，在人机交互室中设置模拟接触网运行环境的装置，将一条正常运行的铁路线路的接触网拍摄成VR视频，并模拟接触网运行的环境极其出现的故障情况，在VR视频中设置的每个故障点均有接触网检修标准与之对应，用户进入虚拟世界后，对接触网每个故障点进行虚拟检修，在虚拟检修的同时在VR视频中有对应故障点的处理方法讲解，一体机头显设备佩戴在用户的头上，即可看到接触网的虚拟空间，一体机头显设备随着头部的转动位置来切换视频显示的内容。


2.根据权利要求1所述的基于VR技术的接触网检修教学平台，其特征在于：所述人机交互室的天花板上设有喷淋、雪花机、取暖灯，人机交互室的四壁均设有冷风机、热风机，地面上安装有PC机、升降台、万向跑步机、护栏、感应手套、VR手柄，其中万向跑步机安装在升降台上方，万向跑步机边缘上设有护栏，感应手套、VR手柄连接在护栏左上方，喷淋用于模拟下雨场景，雪花机用于模拟下雪场景，取暖灯模拟太阳照射场景，即可模拟用户在不同天气条件下对接触网进行检修的场景，冷风机、热风机分别用于向用户吹冷风和热风，模拟工作人员在冷风和热风环境下工作场景，升降台用于模拟用户检修接触网时升降台将用户升起对接触网进行检修的场景，用户在万向跑步机上行走来模拟升降台沿着接触网行走，护栏用于保护工作人员在万向跑步机上行走时不会掉下来，感应手套用于戴在用户手上，用户通过感应手套模拟手与接触网接触的场景，VR手柄用以模拟工作人员手拿工具的场景，由PC机控制万向跑步机、升降台工作，并向感应手套发送需要感应的信息以及感应手套向PC机反馈信息。


3.根据权利要求2所述的基于VR技术的接触网检修教学平台，其特征在于：所述升降台包括金属铝板、折叠杆、内螺纹环、螺丝杆、步进电机，螺丝杆连接在步进电机的旋转轴上，内螺纹环安装在螺丝杆上，四根相同的折叠杆均匀固定在内螺纹环与金属铝板之间，由PC机控制步进电机正转，进而带动内螺纹环在螺丝杆上向上移动，在内螺纹环的推动下折叠杆伸张，将金属铝板向上推，实现升降台的升高，当由PC机控制步进电机反转时，带动内螺纹环在螺丝杆上向下移动，在内螺纹环的拉动下折叠杆收缩，将金属铝板向上拉，实现升降台的降低。


4.根据权利要求1所述的基于VR技术的接触网检修教学平台，其特征在于：所述一体机头显设备包括弹力松紧带、海绵、塑料壳、第一蓝牙模块、第一控制电路板、超声波传感器、倾角传感器、液晶显示屏、3D液晶眼镜、高清摄像头，弹力松紧带固定在塑料壳的上、左、右三边，海绵安装在塑料壳内侧，第一蓝牙模块、第一控制电路板、超声波传感器、倾角传感器、液晶显示屏、3D液晶眼镜、高清摄像头均安装在塑料壳中，且液晶显示屏安装在3D液晶眼镜正前方，高清摄像头安装在3D液晶眼镜上方，用于识别眼球的位置信息，超声波传感器和倾角传感器用于追踪头部位置信息，第一蓝牙模块用于和PC机建立无线通信，接收PC机上制作好的VR视频，并将接收到的VR视频传输至第一控制电路板，由第一控制电路板控制液晶显示屏显示对应的VR视频，用户透过3D液晶眼镜观看液晶显示屏上显示的VR视频即可看到立体的视频，使用户感觉处于VR视频中的场景中，高清摄像头采集到识别眼球信息后传输给第一控制电路板，在第一控制电路板中进行图像识别，识别出眼球移动的位置。


5.根据权利要求4所述的基于VR技术的接触网检修教学平台，其特征在于：所述超声波传感器与倾角传感器结合起来识别用户头部位置信息，超声波传感器用于测量用户头部与墙面之间的距离，并将检测到距离信息传输给第一控制电路板进行处理，倾角传感器用于检测用户头部倾角信息，并将检测到的信息传输给第一控制电路板，第一控制电路板根据超声波传感器传来的距离信息、倾角传感器传来的倾角信息，即可计算出用户头部与墙面之间的距离和头部倾角，进而确定用户头部所在位置。


6.根据权利要求2所述的基于VR技术的接触网检修教学平台，其特征在于：所述感应手套包括手套、电热丝、电击器、第二控制电路板、弹簧丝、拉力传感、第二蓝牙模块，电热丝、电击器...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军，李茂鹏，郇海瑶，徐振，贾军昊，罗搏一，吴梦飞，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36