基于VR的电力机车检修培训系统技术方案

本发明专利技术公开了基于VR的电力机车检修培训系统，包括VR系统、计算机系统、手机终端、试验模块和专家库系统，VR系统和手机终端分别与计算机系统相连，计算机系统还和试验模块和专家系统相连，VR系统包括VR头显、VR手柄和定位装置，VR头显、VR手柄和定位装置互相电连接；计算机系统上安装有学习系统，学习系统包括建模系统、教学系统、练习系统和考试系统，试验模块包括无接触网供电静置试验模块、有接触网供电静置试验模块和线路动态试验模块，教学系统、练习系统和考试系统均与无接触网供电静置试验模块、有接触网供电静置试验模块、线路动态试验模块和专家库系统电连接。验模块和专家库系统电连接。验模块和专家库系统电连接。

【技术实现步骤摘要】
基于VR的电力机车检修培训系统


[0001]本专利技术属于电力机车检修综合培训
，具体涉及基于VR的电力机车检修培训系统。

技术介绍

[0002]电力机车作为轨道交通重要组成部分，其运营速度，牵引吨位都进行了跨越式的增长，从而轨道交通行业对电力机车的检修和维护提出了更高的要求。电力机车的检修其工艺流程复杂，工艺标准繁多，传统理论培训方法不够直观，培训时长和成本投入较多，难以产出理想的培训效果。特别是在学员进行学习作业时，没有足够现有的相关电力机车作为学习对象。同时，不同型号品牌的电力机车，结构差异较大。因此，先行对电力机车进行全面的了解，在电力机车相关培训中具有重要意义。同时，传统基于VR的电力机车系统，结构复杂，仿真度不高。并不能发挥沉浸式学习情景的优点，同时由于网络的延迟，导致学习效果不好，学员学习的仿真度不高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种能够降低培训成本，减少培训时长，推进电力机车培训实现数字化，采用沉浸式学习情景，激发学员的学习兴趣，加深学习印象的基于VR的电力机车检修培训系统。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：基于VR的电力机车检修培训系统，包括VR系统、计算机系统、手机终端、试验模块和专家库系统，VR系统和手机终端分别与计算机系统相连，计算机系统还和试验模块和专家系统相连，VR系统包括VR头显、VR手柄和定位装置，VR头显、VR手柄和定位装置互相电连接；计算机系统上安装有学习系统，学习系统包括建模系统、教学系统、练习系统和考试系统，试验模块包括无接触网供电静置试验模块、有接触网供电静置试验模块和线路动态试验模块，教学系统、练习系统和考试系统均与无接触网供电静置试验模块、有接触网供电静置试验模块、线路动态试验模块和专家库系统电连接；建模系统用于构建等比例还原的电力机车各个待检部件及构建所处环境的虚拟空间，教学系统用于针对不同状态下的电力机车检修流程教学，练习系统用于学员在通过教学系统的学习后，自行进行电力机车检修流程练习，考试系统用于学员进行电力机车检修流程的考试，其根据学员的操作时长和正确率进行评分并显示保存，同时，针对学员在考试过程中的错误操作和工序错误，考试系统会截图保存；手机终端用于接收学员考试成绩和考试错误截图，无接触网供电静置试验模块用于针对对应虚拟空间中置于无接触网供电的状态下的电力机车的教学模式，练习模式和考试模式的实现；有接触网供电静置试验模块用于针对对应虚拟空间中置于有接触网供电的状态下的电力机车的教学模式，练习模式和考试模式的实现；线路动态试验模块用于针对对应虚拟空间中置于线路动态试验的状态下的电力机车的教学模式，练习模式和考试模式的实现；专家库系统用于针对在电力机车检修过程中的需要按照专家经验判断，大纲中尚未给出明确标准的工艺流程的教学模式，练
习模式，考试模式的实现；学员通过VR手柄选择进入学习系统，VR头显进行学员所处对应学习模块所处虚拟空间的显示，定位装置用于获取学员在虚拟空间中的动作。
[0005]优选地，所述建模系统包括对电力机车具体部件建模，电力机车状态建模和检修设备建模，电力机车具体部件建模包括了电力机车外形、电力机车牵引系统、电力机车制动系统进行建模，电力机车状态建模通过调整所建模的部件的状态，完成电力机车不同检修状态下的切换，检修设备建模包括对电力机车的检修设备进行建模并建立设备的信息数据库。
[0006]优选地，所述教学系统包括在虚拟空间中电力机车无接触网供电状态时，有接触网供电状态时和进行线路动态试验时的状态下所对应的正确的标准的工艺流程演示，所述工艺流程均符合电力机车例行试验大纲，并且针对试验大纲中尚未给出明确指标的，需要专家判断的工序，建立了相应的专家库系统进行解决。
[0007]优选地，所述无接触网供电静置试验模块能够将对应虚拟空间的电力机车置于无接触网供电的状态，并对其状态下电力机车的故障和异常进行随机模拟，无接触网供电静置试验模块还包括了对电力机车进行无接触网供电静置试验时对应的标准工艺流程。
[0008]优选地，所述有接触网供电静置试验模块能够将对应虚拟空间的电力机车置于有接触网供电的状态，并对其状态下电力机车的故障和异常进行模拟，有接触网供电静置试验模块还包括了对电力机车进行有接触网供电静置试验时对应的标准工艺流程。
[0009]优选地，所述线路动态试验模块能够将对应虚拟空间的电力机车置于进行线路动态试验的相应状态，并对其状态下电力机车的故障和异常进行随机模拟，线路动态试验模块还包括了对电力机车进行线路动态试验模块时对应的标准工艺流程。
[0010]优选地，所述专家库系统包括在电力机车检修过程中需要按照专家经验判断的，大纲中尚未给出明确标准的工艺流程。
[0011]优选地，所述练习系统能够将虚拟空间的电力机车置于随机一种待检修状态并随机模拟电力机车故障或异常，并在学员练习过程中出现错误操作或工艺错误时，通过屏幕提示学员下一步的正确工序。
[0012]优选地，所述考试系统包括将虚拟空间的电力机车置于随机一种待检修状态并随机模拟电力机车故障或异常，并针对学员的检修工序的正确率和时长进行评分并显示。
[0013]优选地，所述定位装置包括重力感应器、陀螺仪和激光位置传感器，重力感应器、陀螺仪和激光位置传感器分别与计算机系统电连接。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的基于VR的电力机车检修培训系统，等比例的构建了电力机车的具体部件模型、电力机车不同状态切换以及检修设备模型，培训模块可以进行针对不同状态下的电力机车进行检修培训，基于VR技术进行沉浸式培训，降低了培训成本，缩短了培训时长，提高了培训质量。学员可通过教学系统学习正确的检修工艺流程，也可以在练习系统进行具体的工艺操作，在进行错误操作或者工艺流程出错时，屏幕上会提示下一步的正确工序，使其在意识到自己错误的同时，及时学习到正确的流程，让学员印象深刻，激发学习动力。在练习结束之后，学员可以选择进入考试系统进行考试，在考试过程中，学员发生了错误操作或工序错误时，考试系统会进行截图保存，在学员完成考试之后，会根据学员的工艺操作正确率和时长进行评分并将评分成绩和考试截图发到手机终端，方便学员查看，让学员可以及时复习，尽快掌握知识。
附图说明
[0015]图1是本专利技术基于VR的电力机车检修培训系统的原理图。
[0016]附图标记说明：1、学习系统；2、计算机系统；3、手机终端；4、VR系统；11、建模系统；12、教学系统；13、练习系统；14、考试系统；41、VR头显；42、VR手柄；43、定位装置；111、无接触网供电静置试验模块；112、有接触网供电静置试验模块；113、线路动态试验模块；114、试验模块和专家库系统。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明：
[0018]如图1所示，本专利技术提供的基于VR的电力机车检修培训系统，包括VR系统4、计算机系统2、手机终端3、试验模块和专本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于VR的电力机车检修培训系统，其特征在于：包括VR系统(4)、计算机系统(2)、手机终端(3)、试验模块和专家库系统(114)，VR系统(4)和手机终端(3)分别与计算机系统(2)相连，计算机系统(2)还和试验模块和专家系统(114)相连，VR系统(4)包括VR头显(41)、VR手柄(42)和定位装置(43)，VR头显(41)、VR手柄(42)和定位装置(43)互相电连接；计算机系统(2)上安装有学习系统(1)，学习系统(1)包括建模系统(11)、教学系统(12)、练习系统(13)和考试系统(14)，试验模块包括无接触网供电静置试验模块(111)、有接触网供电静置试验模块(112)和线路动态试验模块(113)，教学系统(12)、练习系统(13)和考试系统(14)均与无接触网供电静置试验模块(111)、有接触网供电静置试验模块(112)、线路动态试验模块(113)和专家库系统(114)电连接；建模系统(11)用于构建等比例还原的电力机车各个待检部件及构建所处环境的虚拟空间，教学系统(12)用于针对不同状态下的电力机车检修流程教学，练习系统(13)用于学员在通过教学系统的学习后，自行进行电力机车检修流程练习，考试系统(14)用于学员进行电力机车检修流程的考试，其根据学员的操作时长和正确率进行评分并显示保存，同时，针对学员在考试过程中的错误操作和工序错误，考试系统(14)会截图保存；手机终端(3)用于接收学员考试成绩和考试错误截图，无接触网供电静置试验模块(111)用于针对对应虚拟空间中置于无接触网供电的状态下的电力机车的教学模式，练习模式和考试模式的实现；有接触网供电静置试验模块(112)用于针对对应虚拟空间中置于有接触网供电的状态下的电力机车的教学模式，练习模式和考试模式的实现；线路动态试验模块(113)用于针对对应虚拟空间中置于线路动态试验的状态下的电力机车的教学模式，练习模式和考试模式的实现；专家库系统(114)用于针对在电力机车检修过程中的需要按照专家经验判断，大纲中尚未给出明确标准的工艺流程的教学模式，练习模式，考试模式的实现；学员通过VR手柄(42)选择进入学习系统(1)，VR头显(41)进行学员所处对应学习模块所处虚拟空间的显示，定位装置(43)用于获取学员在虚拟空间中的动作。2.根据权利要求1所述的基于VR的电力机车检修培训系统，其特征在于：所述建模系统(11)包括对电力机车具体部件建模，电力机车状态建模和检修设备建模，电力机车具体部件建模包括了电力机车外形、电力机车牵引系统、电力机车制动系统进行建模，电力机车状态建模通过调整所建模的部件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海庆，唐芸飞，袁容，高尚，杨恩辉，张凯星，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：