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虚拟现实技术在井下电钳工操作培训系统中的应用

浏览34次时间：2013年12月05日 14:05

孟庆兰平顶山工业职业技术学院计算机系河南平顶山 467001【文章摘要】

本文针对煤矿井下安全培训模式存在缺陷，提出VRP 虚拟现实技术在井下电钳工操作培训系统中的应用。并对井下电钳工操作培训系统进行总体设计、系统的实现技术进行了描述。利用3DS Max 进行三维模型建模、贴图和烘焙渲染，导入VRP 进行交互设计和整合，培训系统开发时间度，效率高。

【关键词】

虚拟现实；井下电钳工操作培训；煤矿仿真操作培训；VRP

中图分类号： TP3 文献标识码：A

0 引言

目前我国煤碳企业安全培训培训手段仍然处于落后状态，没能很好的利用现代虚拟现实技术。传统的培训方式教学不直观。针对传统安全培训方式存在的问题，采用三维交互技术开发煤矿井下电钳工操作培训系统，可以生动直观的呈现学习场景，使得学习效果生动直观。使用计算机虚拟现实仿真技术构建井下电钳工操作培训系统，它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的。能极大地提高安全培训的成效。

1 井下电钳工操作培训系统总体设计

井下电钳工操作培训系统主要对井下电钳工常常使用的矿用隔爆型真空馈电开关KBZ---200、400/11400 进行建模和交互设计。主要有操作训练、工作原理、开关介绍、结构组成、故障检修五大部分组成。系统组成如图1 所示。下面将对这五个子模块的功能进行详细分析：

1.1 开关介绍子模块

矿用开关功能简介部分，包括使用范围、铭牌型号、工作环境和技术特征四子个模块。

展现井下采区供电系统模型。完成采区供电图、矿区供电图、标签说明、使用说明、技术特征等【静态图片】控件的显示说明。

1.2 结构组成子模块

矿用开关结构组成部分，包括外部结构、内部结构和保护系统三子个模块。

结构组成子模块的功能是：

单击矿用开关内部结构、外部结构组成零件显示介绍【静态图片】控件介绍。创建主要结构组成零件VRP 时间轴动画，. 鼠标左键按下结构组成零件是播放时间轴动画脚本事件。

1.3 操作训练子模块

矿用开关操作训练部分，包括矿用开关送电、停电操作、开关门基本操作，开关保护整定基本操作。

操作训练子模块的功能是：

实现开关的开关送电、停电、开门和关门操作。实现对矿用开关选漏插件和过流插件的观察角度。单击旋转短路保护整定值，单击旋转过载保护整定值观察结果。

1.4 工作原理子模块

矿用开关故障处理部分，包括过载保护、漏电闭锁、短路保护。

工作原理子模块的主要功能是：在Flash 中绘制过载保护、漏电闭锁、短路保护电路原理图，在VRP 中利用悬浮窗口显示过载保护、漏电闭锁、短路保护原理。

1.5 故障检修子模块

矿用开关故障处理部分，包括矿用开关常见故障、故障设置、故障排除基本操作。

故障检修子模块的主要功能是：播放在3ds max 中制作的短路试验和漏电试验的动画，根据动画的声音效果判断故障。

2 井下电钳工操作培训系统的实现

要实现一个逼真的井下电钳工操作培训系统，首先需要对井下电钳工用到的矿用隔爆型真空馈电开关KBZ---200、400/11400 建模，然后是贴图接下来进行烘焙，最后用VRP 进行三维交互设计。

2.1 开发工具选择

针对井下电钳工仿真操作培训系统的设计过程，选用3dsmax 软件创建模型，用photoshop 绘制贴图，用VR-Platform 实现交互。

2.2 模型导入VRP 后的交互设计

VRP 交互开发中，主要涉及二维界面的编辑及功能脚本语言的添加，如刚体动画的播放，相机的切换等。这些逻辑触发通过VRP 的脚本编辑器和事件编辑器来完成。在脚本编辑器中，提供了221 个脚本命令，足以完成各种交互功能的设计。在VRP 编辑器可以通过“脚本编辑器”中的“插入语句”来添加事件脚本。例如选择“短路保护按钮”按钮，插入的完整脚本如图2 所示。