一種三維交互式培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種三維交互式培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]三維設(shè)計技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計階段已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用，基于三維模型開展設(shè)計、虛擬裝配、性能仿真、生產(chǎn)制作過程仿真等工作對于提升產(chǎn)品的質(zhì)量具有重要的意義，三維模型已經(jīng)成為了產(chǎn)品研制的輸出結(jié)果和制造依據(jù)。
[0003]目前在產(chǎn)品的售后環(huán)節(jié)，對于三維模型的利用還不充分，多以二維圖、文字、視頻等的形式編制產(chǎn)品的使用說明書，存在著不夠直觀、不夠生動的問題。為了使產(chǎn)品使用人員、維修人員、維護(hù)人員能夠盡快熟悉產(chǎn)品的使用及維護(hù)保障等方面知識，僅通過文本圖片等形式難以達(dá)到較好的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題的目的在于:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種面向服務(wù)保障的三維交互式培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)，實現(xiàn)對三維模型產(chǎn)品的組成進(jìn)行拆分或安裝分析，并能夠基于三維模型編制練習(xí)考試題目，幫助使用者快速熟悉產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種三維交互式培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括三維模型數(shù)據(jù)庫、出題模塊、瀏覽模塊、練習(xí)模塊和考試模塊；
[0007]三維模型數(shù)據(jù)庫，存儲三維模型數(shù)據(jù)，用于出題模塊和瀏覽模塊調(diào)用；
[0008]出題模塊，創(chuàng)建三維模型的零組件拆裝任務(wù)，并記錄三維模型拆裝順序，用作練習(xí)或考試題目被練習(xí)模塊和考試模塊調(diào)用，同時在創(chuàng)建任務(wù)過程中添加各工序必要的提示信息以及針對創(chuàng)建任務(wù)過程中正確與錯誤的操作，設(shè)置操作響應(yīng)，若正確繼續(xù)創(chuàng)建下一步零組件拆裝順序，若錯誤則重新操作當(dāng)前步驟；
[0009]瀏覽模塊，用于顯示出題模塊創(chuàng)建的任務(wù)的執(zhí)行情況以及調(diào)用三維數(shù)據(jù)庫中的三維模型，并從不同視角進(jìn)行查看以及生成爆炸圖和剖視圖；當(dāng)練習(xí)模塊和考試模塊在執(zhí)行出題模塊創(chuàng)建的任務(wù)時，若三維模型零組件出現(xiàn)錯誤的操作，瀏覽模塊，通過將正確零件高亮顯示的方式來進(jìn)行提示；
[0010]考試模塊，從出題模塊中調(diào)用任務(wù)，并將解析后的任務(wù)彳目息顯不在任務(wù)列表中；考試模塊，根據(jù)調(diào)用的任務(wù)，完成拆裝過程，若執(zhí)行任務(wù)過程中，三維模型零組件位置操作錯誤，零組件將回到原位置進(jìn)行重新操作；
[0011]練習(xí)模塊，從出題模塊中調(diào)用任務(wù)，并將解析后的任務(wù)信息顯示在任務(wù)列表中，同時練習(xí)模塊調(diào)用出題模塊創(chuàng)建任務(wù)過程中添加的各工序必要的提示信息；練習(xí)模塊，在執(zhí)行任務(wù)過程，若發(fā)生錯誤，提示信息會提示三維模型零組件正確的目標(biāo)位置。
[0012]三維數(shù)據(jù)庫中的三維模型采用三角面片形式，三維模型的表面根據(jù)三維模型的實際物體配置金屬、復(fù)合材料表面材質(zhì)。
[0013]出題模塊的具體實現(xiàn)方式如下:
[0014](1)出題模塊，調(diào)用并打開三維模型數(shù)據(jù)庫中存儲的三維模型，；
[0015](2)創(chuàng)建練習(xí)或考試任務(wù);所述任務(wù)分為三維模型拆卸任務(wù)和裝配任務(wù)；
[0016](3)記錄步驟(2)任務(wù)中三維模型的每一步拆裝順序；
[0017]若題目為三維模型的拆卸過程，則按照實際產(chǎn)品的拆卸過程，從培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)的主視窗的產(chǎn)品模型上選擇若干個零組件，拖放到零組件箱中，當(dāng)模型拖拽到零組件箱中之后，出題模塊記錄被拆卸的零組件的原有裝配位置；
[0018]若題目為產(chǎn)品的裝配過程，則從零組件箱中選擇作為基準(zhǔn)的零組件，將其拖入到培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)的主視窗中保存，然后按照安裝工序要求，依次將其余零組件與基準(zhǔn)組件進(jìn)行安裝，當(dāng)各零組件接近安裝位置時，會自動吸附到各自裝配位置，完成安裝。
[0019]步驟(3)中自動吸附到各自的裝配位置的具體方式如下:
[0020](3a)獲取零組件目標(biāo)裝配位置包圍盒和當(dāng)前位置的包圍盒;所述包圍盒是一種體積大于零組件的遵循一定規(guī)則的簡單幾何體，用于近似代替零組件對象，即零組件的位置由包圍盒來表示；
[0021](3b)將兩個包圍盒的八個頂點投影到與屏幕視窗平齊的平面上，得到當(dāng)前位置及零組件目標(biāo)裝配位置的包圍盒頂點集投影的兩個點集，同樣通過包圍盒算法得到兩個點集在平面上的二維的包圍盒；
[0022](3c)計算二維包圍盒的中心包圍盒:取零組件當(dāng)前位置和目標(biāo)零組件裝配位置二維包圍盒的斜對角線的15/32處點和17/32處的點，將其作為中心包圍盒上斜對角線的兩個端點，得到中心包圍盒；
[0023](3d)計算兩個中心包圍盒的干涉關(guān)系，若零組件當(dāng)前位置與目標(biāo)裝配位置的二維中心包圍盒發(fā)生干涉，則將零組件的當(dāng)前位置直接置為目標(biāo)裝配位置，實現(xiàn)零組件自動吸附功能。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0025](1)本發(fā)明一種面向服務(wù)保障的三維交互式培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)，實現(xiàn)對三維模型產(chǎn)品的組成進(jìn)行拆分或安裝分析，并能夠基于三維模型編制練習(xí)考試題目，幫助使用者快速熟悉產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成，掌握產(chǎn)品的拆卸和裝配過程操作，能夠顯著地提高培訓(xùn)或訓(xùn)練效果。
[0026](2)本發(fā)明通過出題模塊，在三維模型瀏覽的基礎(chǔ)上增加了交互功能，使得使用者能夠分步驟對三維模型進(jìn)行交互操作，實現(xiàn)對實際產(chǎn)品拆卸過程和裝配過程模擬，大幅度提高培訓(xùn)和訓(xùn)練的效率。
[0027](3)本發(fā)明通過自動吸附功能，大大簡化了產(chǎn)品三維模型裝配時的操作，降低了操作難度，能夠使使用者集中精力學(xué)習(xí)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成和拆裝步驟，而且本發(fā)明的自動吸附功能能夠保證零組件安裝準(zhǔn)確，不受操作者主管因素影響。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成圖；
[0029]圖2為本發(fā)明的中心包圍盒干涉原理示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明【具體實施方式】做進(jìn)一步介紹。
[0031]如圖1所示，一種三維交互式培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)包括:三維模型數(shù)據(jù)庫、出題模塊、瀏覽模塊、練習(xí)模塊和考試模塊；
[0032]三維模型數(shù)據(jù)庫，存儲三維模型數(shù)據(jù)，用于出題模塊和瀏覽模塊調(diào)用;為了滿足視覺的真實感和快速顯示，三維數(shù)據(jù)庫中的三維模型采用三角面片形式，三維模型的表面根據(jù)三維模型的實際物體配置金屬、復(fù)合材料表面材質(zhì)；
[0033]出題模塊，創(chuàng)建三維模型的零組件拆裝任務(wù)，并記錄三維模型拆裝順序，用作練習(xí)或考試題目被練習(xí)模塊和考試模塊調(diào)用，同時在創(chuàng)建任務(wù)過程中添加各工序必要的提示信息以及針對創(chuàng)建任務(wù)過程中正確與錯誤的操作，設(shè)置操作響應(yīng)，若正確繼續(xù)創(chuàng)建下一步零組件拆裝順序，若錯誤則重新操作當(dāng)前步驟；
[0034]出題模塊具體實現(xiàn)方式如下:
[0035](1)出題模塊，調(diào)用并打開三維模型數(shù)據(jù)庫中存儲的三維模型；
[0036](2)創(chuàng)建練習(xí)或考試任務(wù);所述任務(wù)分為三維模型拆卸任務(wù)和裝配任務(wù)；
[0037](3)記錄步驟(2)任務(wù)中三維模型的每一步拆裝順序；
[0038]若題目為三維模型的拆卸過程，則按照實際產(chǎn)品的拆卸過程，從培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)的主視窗的產(chǎn)品模型上選擇若干個零組件，拖放到零組件箱中，當(dāng)模型拖拽到零組件箱中之后，出題模塊記錄被拆卸的零組件的原有裝配位置；
[0039]若題目為產(chǎn)品的裝配過程，則從零組件箱中選擇作為基準(zhǔn)的零組件，將其拖入到培訓(xùn)訓(xùn)練系統(tǒng)的主視窗中保存，然后按照安裝工序要求，依次將其余零組件與基準(zhǔn)組件進(jìn)行安裝，當(dāng)各零組件接近安裝位置時，會自動吸附到各自裝配位置，完成安裝；
[0040]自動吸附到各自的裝配位置的具體方式如下:
[0041](3a)獲取零組件目標(biāo)裝配位置包圍盒(裝配完成后所在位置)和當(dāng)前位置的包圍盒;所述包圍盒是一種體積大于零組件的遵循一定規(guī)則的簡單幾何體，用于近似代替零組件對象，即零組件的位置由包圍盒來表示;包圍盒主要用于確定目標(biāo)幾何體在空間的大致位置和外形大小;常用的包圍盒有軸向包圍盒(Aligned Axis Bounding Box，AABB)和方向包圍盒(Oriented Bounding Box，0BB)等，如圖2所不；
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