飛機數位化協同虛擬維護訓練器及協同維修方法
2023-05-29 08:06:26 2
飛機數位化協同虛擬維護訓練器及協同維修方法
【專利摘要】一種飛機數位化協同虛擬維護訓練器及協同維修方法。訓練器包括教員控制客戶端、飛機虛擬仿真系統伺服器和多個學員客戶端；其中教員控制客戶端與飛機虛擬仿真系統伺服器相連，而飛機虛擬仿真系統伺服器則與多個學員客戶端相接。教員控制客戶端內裝有教員控制客戶端程序、維修任務資料庫和維修結果評估模塊。飛機虛擬仿真系統伺服器主要包括虛擬場景資料庫、共享資源約束機制、Petri網協同關係模型和場景一致性實現約束。學員客戶端包括維修手冊模塊、3D飛機仿真環境和駕駛艙內視景。本發明的飛機數位化協同虛擬維護訓練器及協同維修方法有益效果：可完成大型複雜裝備多人協同維修的訓練，提高維修人員規範操作、多人協作的能力。
【專利說明】飛機數位化協同虛擬維護訓練器及協同維修方法
所屬【技術領域】
[0001]本發明屬於民用航空【技術領域】，特別是涉及一種飛機數位化協同虛擬維護訓練器及協同維修方法。
【背景技術】
[0002]隨著中國民航業的快速發展，機隊規模不斷擴大。與此同時，民機系統的集成度和複雜性也在不斷提高，因此民機維修工藝日趨複雜。因此，當今民航維修領域亟需解決提高維修訓練效率、維修人員的技術水平等問題。
[0003]目前維修系統中的訓練方法多種多樣，但大多是以提高熟練操作度為主，因此仿真度不高，達不到使受訓人員身臨其境，感覺操作力度，操作站位等的效果。例如，波音公司利用改進的Dassault/IBM計算機輔助三維交互應用系統(CATIA)完成飛機的數位化拆裝，提供了一種相對有效的維修性工具。雖然該裝備的分布式結構可容納多人同時實訓，但是該系統僅用於拆裝訓練，但不能實現維修班組成員的協同操作，因此實訓的綜合程度不高，訓練過程不完整。另外，雖然少數機構使用國外進口的機務維護訓練器，但這些訓練器綜合程度較高，價格昂貴，而且一次只能容納少數人員實訓，因此訓練效率較低。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本發明目的在於提供了一種基於維修任務，能同時訓練多名學員作為一個維修班組的飛機數位化協同虛擬維護訓練器及協同維修方法。
[0005]為了達到上述目的，本發明提供的飛機數位化協同虛擬維護訓練器包括教員控制客戶端、飛機虛擬仿真系統伺服器和多個學員客戶端；其中教員控制客戶端與飛機虛擬仿真系統伺服器相連，而飛機虛擬仿真系統伺服器則與多個學員客戶端相接。
[0006]所述的教員控制客戶端內裝有教員控制客戶端程序、維修任務資料庫和維修結果評估t吳塊。
[0007]所述的飛機虛擬仿真系統伺服器主要包括虛擬場景資料庫、共享資源約束機制模塊、Petri網協同關係模型和場景一致性實現約束模塊。
[0008]所述的學員客戶端包括維修手冊模塊、3D飛機仿真環境和駕駛艙內視景。
[0009]本發明提供的利用上述飛機數位化協同虛擬維護訓練器進行的協同維修方法包括按順序進行的下列步驟:
[0010]1)教員在教員控制客戶端的維修任務資料庫中選擇維修任務，然後傳送給飛機虛擬仿真系統伺服器；
[0011]2)飛機虛擬仿真系統伺服器接收該維修任務，並檢索維修任務特徵資料庫，然後通過特徵映射確定主場景和子場景數據，並將維修任務和場景數據編號發送給多個學員客戶端⑶；
[0012]3)學員客戶端接收到維修任務和場景數據編號後，加載實時渲染的場景數據、駕駛艙內視景和維修手冊模塊，駕駛艙內視景輸出相應的效應，多個學員將參考維修手冊模塊中的具體內容在3D飛機仿真環境和駕駛艙內視景中協同操作，完成維修任務；
[0013]4)在協同維修過程中，飛機虛擬仿真系統伺服器將接收各個學員客戶端的操作指令以進行駕駛艙內視景和3D飛機場景實時渲染，並加載基於組件裝配約束關係的Petri網協同關係模型和共享資源控制網來約束資源派遣次序，之後學員在3D飛機仿真環境的工具庫和航材庫中領取拆裝所需的工具和航材，維修過程中飛機虛擬仿真系統伺服器採用鎖同步技術實現場景一致性，並通過動態的操作序列數據鍊表存儲各學員客戶端的操作信息;
[0014]5)最後教員控制客戶端接收拆卸序列數據鍊表，並利用維修結果評估模塊自動評估維修操作任務完成情況。
[0015]本發明提供的飛機數位化協同虛擬維護訓練器及協同維修方法的有益效果:可完成大型複雜裝備多人協同維修的訓練，可提高維修人員規範操作、多人協作的能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明提供的飛機數位化協同虛擬維護訓練器結構示意圖。
[0017]圖中1.教員控制客戶端，2.飛機虛擬仿真系統伺服器，3.學員客戶端。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的飛機數位化協同虛擬維護訓練器及協同維修方法進行詳細說明。
[0019]如圖1所示，本發明提供的飛機數位化協同虛擬維護訓練器包括教員控制客戶端1、飛機虛擬仿真系統伺服器2和多個學員客戶端3 ;其中教員控制客戶端I與飛機虛擬仿真系統伺服器2相連，而飛機虛擬仿真系統伺服器2則與多個學員客戶端3相接，並且飛機虛擬仿真系統伺服器2與教員控制客戶端和多個學員客戶端3進行雙向通信。
[0020]所述的教員控制客戶端I內裝有教員控制客戶端程序、維修任務資料庫和維修結果評估模塊。教員通過控制客戶端程序設定維修任務，調用維修任務資料庫，發送維修任務及故障信息到虛擬仿真系統伺服器2，發送維修任務工卡或實訓指導書到學員客戶端3，並接收虛擬仿真系統伺服器2傳來的學員客戶端3維修任務過程中的拆卸序列數據鍊表和實訓報告，利用維修結果評估模塊自動評估學員的實訓結果和成績。
[0021]所述的飛機虛擬仿真系統伺服器2主要包括虛擬場景資料庫、共享資源約束機制模塊、Petri網協同關係模型和場景一致性實現約束模塊。飛機虛擬仿真系統伺服器2接收教員控制客戶端I發送過來的維修任務和故障信息，檢索維修任務特徵資料庫，通過特徵映射確定虛擬飛機主場景和子場景數據，然後將維修任務和場景數據編號發送給多個學員客戶端3。在協同維修過程中，飛機虛擬仿真系統伺服器2接收各個學員客戶端3的操作指令以進行駕駛艙內視景和3D飛機場景實時渲染，採用鎖同步技術實現各個學員客戶端場景一致性，並通過動態的操作序列數據鍊表存儲各學員客戶端3的操作信息，接收各學員客戶端3提交的實訓報告，最後將拆卸序列數據鍊表和實訓報告發送給教員控制客戶端
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[0022]所述的學員客戶端3包括維修手冊模塊、3D飛機仿真環境和駕駛艙內視景。維修手冊模塊由飛機維修手冊4麗、151、451、4麗、411^及維修工卡組成。3D飛機仿真環境由飛機主場景和子場景組成，主場景支持飛機繞機檢查、勤務等實訓，子場景由飛機各個艙的LRU三維模型組成，LRU三維模型有功能屬性、故障屬性、拆裝屬性。駕駛艙內視景由各機載系統仿真模型組成，包括功能模型、操作模型、故障模型，支持系統的操作、測試、故障效應顯示。學員客戶端3接收飛機虛擬仿真系統伺服器2轉發過來的維修任務和故障信息，驅動駕駛艙內視景和3D飛機仿真環境輸出相應的效應，學員參考維修手冊，在3D飛機仿真環境和駕駛艙內視景中協同操作，完成維修任務。學員的操作信息和實訓報告通過TCP網絡發送給飛機虛擬仿真系統伺服器2。
[0023]本發明提供的利用上述飛機數位化協同虛擬維護訓練器進行的協同維修方法包括按順序進行的下列步驟:
[0024]1)教員在教員控制客戶端1的維修任務資料庫中選擇維修任務，然後傳送給飛機虛擬仿真系統伺服器2 ；
[0025]2)飛機虛擬仿真系統伺服器2接收該維修任務，並檢索維修任務特徵資料庫，然後通過特徵映射確定主場景和子場景數據，並將維修任務和場景數據編號發送給多個學員客戶端3 ;
[0026]3)學員客戶端3接收到維修任務和場景數據編號後，加載實時渲染的場景數據、駕駛艙內視景和維修手冊模塊，駕駛艙內視景輸出相應的效應，多個學員將參考維修手冊模塊中的具體內容在3D飛機仿真環境和駕駛艙內視景中協同操作，完成維修任務；
[0027]4)在協同維修過程中，飛機虛擬仿真系統伺服器2將接收各個學員客戶端3的操作指令以進行駕駛艙內視景和3D飛機場景實時渲染，並加載基於組件裝配約束關係的Petri網協同關係模型和共享資源控制網來約束資源派遣次序，之後學員在3D飛機仿真環境的工具庫和航材庫中領取拆裝所需的工具和航材，維修過程中飛機虛擬仿真系統伺服器2採用鎖同步技術實現場景一致性，並通過動態的操作序列數據鍊表存儲各學員客戶端的操作信息；
[0028]5)最後教員控制客戶端1接收拆卸序列數據鍊表，並利用維修結果評估模塊自動評估維修操作任務完成情況。
【權利要求】
1.一種飛機數位化協同虛擬維護訓練器，其特徵在於:其包括教員控制客戶端(1)、飛機虛擬仿真系統伺服器(2)和多個學員客戶端(3);其中教員控制客戶端(1)與飛機虛擬仿真系統伺服器(2)相連，而飛機虛擬仿真系統伺服器(2)則與多個學員客戶端(3)相接。
2.根據權利要求1所述的飛機數位化協同虛擬維護訓練器，其特徵在於:所述的教員控制客戶端(1)內裝有教員控制客戶端程序、維修任務資料庫和維修結果評估模塊。
3.根據權利要求1所述的飛機數位化協同虛擬維護訓練器，其特徵在於:所述的飛機虛擬仿真系統伺服器(2)主要包括虛擬場景資料庫、共享資源約束機制模塊、Petri網協同關係模型和場景一致性實現約束模塊。
4.根據權利要求1所述的飛機數位化協同虛擬維護訓練器，其特徵在於:所述的學員客戶端(3)包括維修手冊模塊、3D飛機仿真環境和駕駛艙內視景。
5.一種利用權利要求1所述的飛機數位化協同虛擬維護訓練器進行的協同維修方法，其特徵在於:所述的方法包括按順序進行的下列步驟: 1)教員在教員控制客戶端(1)的維修任務資料庫中選擇維修任務，然後傳送給飛機虛擬仿真系統伺服器(2); 2)飛機虛擬仿真系統伺服器(2)接收該維修任務，並檢索維修任務特徵資料庫，然後通過特徵映射確定主場景和子場景數據，並將維修任務和場景數據編號發送給多個學員客戶端⑶； 3)學員客戶端(3)接收到維修任務和場景數據編號後，加載實時渲染的場景數據、駕駛艙內視景和維修手冊模塊，駕駛艙內視景輸出相應的效應，多個學員將參考維修手冊模塊中的具體內容在3D飛機仿真環境和駕駛艙內視景中協同操作，完成維修任務； 4)在協同維修過程中，飛機虛擬仿真系統伺服器(2)將接收各個學員客戶端(3)的操作指令以進行駕駛艙內視景和3D飛機場景實時渲染，並加載基於組件裝配約束關係的Petri網協同關係模型和共享資源控制網來約束資源派遣次序，之後學員在3D飛機仿真環境的工具庫和航材庫中領取拆裝所需的工具和航材，維修過程中飛機虛擬仿真系統伺服器(2)採用鎖同步技術實現場景一致性，並通過動態的操作序列數據鍊表存儲各學員客戶端的操作信息； 5)最後教員控制客戶端(1)接收拆卸序列數據鍊表，並利用維修結果評估模塊自動評估維修操作任務完成情況。
【文檔編號】G09B9/08GK104504958SQ201410811732
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月22日 優先權日:2014年12月22日
【發明者】錢文高, 耿宏, 馬紅巖, 郝磊, 秦慶霞 申請人:中國民航大學