基于VR技术的电梯限速器校验实训系统研究.pdf
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1、26特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 5 期1限速器 VR 实训方案设计本文针对电梯限速器校验实训系统设计,系统主要以交互功能为主。为提高学员在限速器校验 VR 实训系统使用过程的可交互性,实训系统设计为步骤式,着重让受训人员通过交互的形式体验限速器校验的全流程,同时设计考核模式,针对重点学习内容进一步巩固,提高学习效率。在实训过程中添加文字说明、语音提醒、错误提示,实训系统设计总体结构如图 1 所示。图 1限速器校验 VR 实训系统总体结构图教学模式下,通过预设流程、虚拟模型高亮显示、提示性的文字、语音等方式指导学员逐步完成整个校验试验,其中包括工具的使用、限速器校验前的准备、校
2、验设备的设置、校验设备的使用。学习操作过程中,如果学员未按照系统预设指示对限速器校验及其设备进行操作,系统发出错误提示或者指示,提醒操作人员返回上一步操作或者退出重新开始。当系统的既定设置的教学内容结束后,实训培训系统将提示学员操作结束,将强制传送受训人员至教学模式下的开始界面。考核模式下,设计了 3 层次(基础、提升、挑战)0引言电梯限速器是电梯一个非常重要安全部件,是避免电梯轿厢(或者对重)超速运行的重要安全保障装置,也称之为断绳保护和超速保护装置1。然而因电梯维保工作不到位、锈蚀、卡滞等问题导致电梯失速时限速器不起作用的情况时有发生,为杜绝该现象的发生,国家总局以修改单的形式在电梯检验规
3、则电梯监督检验和定期检验规则曳引与强制驱动电梯(TSG T7001-2009)增加了:“检验人员现场观察确认电梯限速器校验的过程”的检验项目要求2。在实际在检验过程发现存在耗费时间长、实施困难等情况,究其原因是检验人员疲于应对日常的电梯检验工作,电梯维保人员没有经过系统培训,导致限速器校验人员及检验人员对电梯限速器校验过程不熟悉;一方面原因是由于人机比矛盾突出;另一方面是电梯限速器校验的培训难度大,存在占用电梯时间长耽误电梯正常投入使用,同时存在手指被挤压、校验设备被损坏的风险。近年来,计算机技术与新兴技术得到了高速的发展,基于 VR 技术开发的教学系统日渐普及,打破了传统枯燥、被动的教学模式
4、,很好的改善了教学环境及人机交互模式,使得 VR 技术在各行教学领域得到的很大程度的应用3-6,本文通过3D 建模、VR 技术还原限速器校验场景与校验过程,能够实现受训人员亲临其境的体验限速器校验过程的功能,达到快速、安全、准确的培训限速器校验能力的目的。基于 VR 技术的电梯限速器校验实训系统研究周叶平汪有韬兰清生李婷婷胡诚摘要针对电梯限速器校人员培训效率低、占用设备时间长、危险系数高的问题,提出一种基于 VR 技术的电梯限速器校验实训系统。系统借用虚拟现实、3D 建模等新兴技术,联合限速器校验实训内容,搭建逼真的限速器校验场景,交互式指导限速器校验的流程,快速培训电梯作业人员、电梯检验人员
5、的实际操作能力,对比较于传统实训方法,系统具有明显的优势,具备较好的推广应用价值。关键词VR 技术电梯限速器校验实训系统收稿日期:2023-05-1927特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 5 期不同难易程度的考核试题,操作者可以根据自己在教学模式下学到的知识进行答题,以测试受训后取得的成绩。考核完成后,系统语音播放“考核模式已结束,成绩正在计算中,请稍后”,然后显示成绩页面,选择重新考核或者返回教学模式。2实训系统 3D 建模本文以离心式 OX-240 型额定速度为 2.0m/s 限速器的校验过程为研究对象,为尽提高限速器关键部件、校验设备、辅助工具等模型的准确性、真实度,采用 C
6、reo进行参数化建模。在保证轻量化模型不失真的情况下实现模型数据大小的压缩,只需要将 Creo 软件中参数化建立的模型导入Maya软件中进行布线、减面等轻量化处理。限速器校验环境包括电梯机房、机房内设备(包括配电箱、曳引机、控制柜等)、电梯轿顶等环境,由于这些环境模型对精度要求低,不需要参数化建模,可直接使用 Maya 软件建模。针对上述环境模型特征,可细分为包括:管道类的模型、软变形的物体模型、不规则模型、需安装孔模型7。Maya中创建这些模型的方法有:管道类模型通过 Extrude(挤出)命令实现建模,使用CV 曲线绘制路径后执行 Extrude(挤出)命令可得到管道类模型,然后转化为 p
7、olygon 进行点线面编辑及平滑处理。软变形的物体模型,采用 Soft Modification(软修改工具)命令来实现,针对需要骨骼处理高要求的模型,需要使用 Create IK Handle 的控制命令,以实现对模型的软运动控制,例如限速器支架、绳轮、棘轮、压绳打板组件、限位开关、甩块部件、甩块连杆、调节螺杆、打板部件、调节弹簧、限速器校验仪主机、速度传感器、驱动电机等模型8-9,如图 2 所示。图 2限速器模型限速器绳轮轴、压绳打板组件等需要安装在支架上,这种需要安装孔来满足定位安装的模型,首先完成基础建模后,创建一个圆柱体,设置圆柱体半径等于孔的半径,然后将圆柱体放置于需打孔的位置,
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