一种基于虚拟维修仿真过程的维修时间预计方法技术

本发明专利技术是基于虚拟维修仿真过程的维修时间预计方法，它属于虚拟现实技术辅助产品设计的技术领域。针对传统维修时间预计方法的计算繁琐、可视化程度很低及浪费人力物力等不足，本方法统计维修动作设计仿真规则，确定各维修动作的补偿时间，然后利用虚拟现实技术进行维修过程的仿真，仿真后，统计仿真过程中维修动作数量，利用补偿时间预计维修时间。补偿时间通过对比单个维修动作实际与虚拟操作之间的差值或倍率进行相应的补偿。本发明专利技术方法避免了传统方法在计算过程中的繁琐性和不确定性，利用产品样机在产品设计初期客观、系统地对新产品的维修时间进行预计，对产品的维修时间设计方案提供辅助支持。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术是基于虚拟维修仿真过程的维修时间预计方法，它属于虚拟现实技术辅助产品设计的
。针对传统维修时间预计方法的计算繁琐、可视化程度很低及浪费人力物力等不足，本方法统计维修动作设计仿真规则，确定各维修动作的补偿时间，然后利用虚拟现实技术进行维修过程的仿真，仿真后，统计仿真过程中维修动作数量，利用补偿时间预计维修时间。补偿时间通过对比单个维修动作实际与虚拟操作之间的差值或倍率进行相应的补偿。本专利技术方法避免了传统方法在计算过程中的繁琐性和不确定性，利用产品样机在产品设计初期客观、系统地对新产品的维修时间进行预计，对产品的维修时间设计方案提供辅助支持。【专利说明】
本专利技术是，属于虚拟现实技术辅助产品设计的
。
技术介绍
维修时间在产品的维修性定量设计中是一个非常重要的因素，其设计的好坏在一定程度上影响着产品维修的便捷性及产品本身的可用性，在产品设计初期对维修时间进行预计对于产品设计的开展有着辅助作用。传统的维修时间预计方法的核心为时间累积，其过程借鉴于过往产品或相似产品，通过分配和预计两个过程实现维修时间的预计，整个过程较依赖于复杂的数学计算，其可视化程度很低，较难反应出新研制产品在维修时间设计方面的复杂性和不确定性，而利用物理样机开展维修时间预计不仅在时间上有很大的滞后性，而且又会浪费大量的人力和物力资源，对于产品的改进所起到的效果由于其滞后性会大打折扣。另外一类基于时间测量的维修时间预计方法在人机功效方面应用较为广泛，对于流水线作业的操作较为适用，而对于相对复杂及有一定逻辑性的维修操作适用性较差。虚拟维修仿真是虚拟维修人员在虚拟维修环境下以虚拟样机为维修对象进行维修过程的实现，该过程在产品实物样机生产之前，充分利用虚拟样机在虚拟环境下通过虚拟人员的操作将产品全部或部分维修过程真实的反应，包括维修操作实现、维修工具保障使用、维修人员协调等，在产品设计初期开展进行维修性设计分析、维修过程核查以及维修操作培训。虚拟维修仿真在现阶段更多应用于维修性的定性设计，如可视性、可达性等，对于在维修性定量因素设计中应用相对较少。虚拟仿真过程能够实现单一产品以及整个系统的真实维修过程，这一真实过程能够有效、真实、直观地反应维修过程中的设计缺陷，所以虚拟维修仿真过程提供的真实维修过程及仿真数据，为维修时间的预计提供了一个有效的技术途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服传统的维修时间预计方法中运算复杂及可视化程度低的缺点，通过分析维修过程中维修人员的动作实现过程及种类，研究维修动作在真实环境和虚拟环境中的本质区别，给出合理的补偿方案。本专利技术提供了，达到在产品设计初期客观、系统地预计维修时间的目的。本专利技术的基于虚拟维修仿真过程的维修时间预计方法，通过如下步骤实现:步骤一、确定维修过程中的人员的维修动作，将维修动作按照人体移动和人员工具操作进行分类；步骤二、选定虚拟维修仿真平台并确定维修动作的维修仿真规则；步骤三、确定维修动作的基本补偿量或补偿倍率，得到维修动作的补偿时间；获取维修动作的实际操作平均时间或实际平均旋合圈数，以及在虚拟环境中基于维修仿真规则的仿真虚拟时间，对比同一维修动作的实际操作和虚拟操作的时间差，确定维修动作的基本补偿量或补偿倍率，最后得到维修动作的补偿时间。步骤四、利用虚拟环境中的人体动作实现工具，依据步骤二中的维修仿真规则，根据实际的维修规程，完成虚拟环境中的维修过程仿真；步骤五、分析步骤四完成的维修仿真过程，借助于维修过程分析工具，确定维修仿真过程中各种维修动作的数量；步骤六、根据步骤三确定的各种维修动作的补偿时间，对步骤五获取的全部维修动作进行补偿，并对整个维修仿真过程的实际维修时间进行预计。所述的步骤一中将维修动作分为行走、姿态调整和手部操作三类；其中，行走类包含虚拟维修环境中的全部行走动作；姿态调整类包含腿部调整、躯干调整、拾取、放置和碰撞几种维修动作；手部操作类包含插头类、螺丝刀和扳手类维修动作。所述的步骤二中选取虚拟维修仿真平台DELMIA。所述的维修仿真规则设置为:为行走设置人走路的实际平均速度及平均步长；为腿部调整、躯干调整、拾取和放置分别设置由两个以上的动作帧连接来实现；为碰撞根据空间大小及手部操作的实际情况设置；对插头类操作、螺丝刀操作和扳手操作的旋转操作进行简化，分别设置由一次以上的相同旋转操作完成。所述的步骤三中各种维修动作的补偿时间为:根据实际时间来设置行走的仿真时间，对行走的补偿时间为0 ;碰撞的仿真虚拟时间为0，根据实际时间设置碰撞的补偿时间；对于有设备障碍的腿部调整，躯干调整，拾取和放置中的每种维修动作，每两个动作帧之间的转换就是一次仿真调整，获取维修动作的实际操作平均时间和仿真虚拟时间，则维修动作的基本补偿量=(实际操作平均时间-仿真虚拟时间)/仿真调整次数，维修动作的补偿时间=基本补偿量X仿真虚拟时间；对于插头类操作、螺丝刀操作和扳手操作中的每种维修动作，获取实际平均旋合圈数和虚拟旋合圈数，补偿倍率=实际平均旋合圈数/虚拟旋合圈数，补偿时间=仿真虚拟时间X补偿倍率。与现有方法相比，本专利技术基于虚拟维修仿真过程的维修时间预计方法具有如下的优点:a)本专利技术所采用的虚拟平台DELMIA为工业领域内的通用软件，对虚拟样机的数据格式有较强的通用性；b)在产品设计初期的虚拟样机阶段开展维修对象的维修时间预计，摆脱了传统方法的滞后性，可能客观、系统地对新产品的维修时间进行预计，对产品的维修时间设计方案提供辅助支持，有效地支持产品的维修性定量设计；c)避免了性传统方法的固有的、复杂的计算方式，充分利用虚拟仿真过程提供的过程数据进行维修时间预计；本专利技术方法中对于维修时间预计的思路对于在其他虚拟仿真平台进行维修时间预计提供了参考。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的基于虚拟维修仿真过程的维修时间预计方法的原理示意图；图2为常见维修动作划分示意图；图3为单一维修动作实际操作与虚拟操作的对比示意图；图4为本专利技术实施例在DELMIA平台下的维修仿真过程示意图；图5为本专利技术实施例在仿真生成后基于Gant图的维修动作数量统计示意图。【具体实施方式】下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术在虚拟环境实现维修过程的仿真之后，通过对比单个维修动作实际操作与虚拟操作之间的差值或倍率对仿真时间进行相应的逐一补偿，避免了传统方法在计算过程中的繁琐性和不确定性，从而充分利用产品样机在产品设计初期客观、系统地对新产品的维修时间进行预计，对产品的维修时间设计方案提供辅助支持。结合图1，下面对实现本专利技术的基于虚拟维修仿真过程的维修时间预计方法进行说明。步骤一、确定维修过程中的人员的维修动作，将维修动作进行分类。维修过程可以分解为单一的维修动作来进行相关分析，由于维修对象的不同，维修过程多种多样，但是这些维修过程包含的基本维修动作基本一致，这些基本维修动作是维修过程仿真生成与分析的基础。分析维修操作中的常用维修动作，如行走、身体移动、工具操作等。根据常见的维修过程的特点，人体行走、姿态调整和手部操作组成了维修过程的绝大部分，本专利技术方法选用这三大类人员动作进行分析，如图2所示。三大类维修动作中分别包含有具体的维修动作，对三类动作中的每个具体维修动作分别以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟维修仿真过程的维修时间预计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、确定维修过程中的人员的维修动作，将各种维修动作按照人体移动和人员工具操作进行分类；步骤二、选定虚拟维修仿真平台并确定各种维修动作的维修仿真规则；步骤三、确定维修动作的基本补偿量或补偿倍率，得出维修动作的补偿时间；步骤三中获取维修动作的实际操作平均时间或实际平均旋合圈数，以及在虚拟环境中基于维修仿真规则的仿真虚拟时间，对比同一维修动作的实际操作和虚拟操作的时间差，确定维修动作的补偿量或补偿倍率，得出维修动作的补偿时间；步骤四、利用虚拟环境中的人体动作实现工具，依据步骤二中的维修仿真规则，根据实际的维修规程，完成虚拟环境中的维修过程仿真；步骤五、分析步骤四完成的维修仿真过程，获取维修仿真过程中各种维修动作的数量；步骤六、根据步骤三确定的维修动作的补偿时间，对步骤五获取的全部维修动作进行补偿，并对整个维修仿真过程的实际维修时间进行预计。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周栋，吕川，耿杰，曹清远，郭志奇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11