一种沉浸式电力安全培训装置的制作方法

本实用新型属于培训装置技术领域，具体涉及一种沉浸式电力安全培训装置。

背景技术：

变电站是电力系统的重要组成部分，提高变电站操作人员的技术水平对保证电力系统安全、经济、优质地运行十分重要。目前针对变电站运行人员的技能培训多基于多媒体和桌面虚拟现实仿真技术的培训方式，虽然具备培训内容标准化，重复利用性能高，并能支撑大量学员同时开展培训等特点，但在逼真度、真实感方面和物理设备方面仍存在一定的差距，用户通过鼠标和键盘操作繁琐，交互体验不佳，降低了培训的效率。另外变电站的运行任务通常由多人配合完成，目前的培训系统多采用单人模式，与实际的操作过程存在差异。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提出一种沉浸式电力安全培训装置，可将培训人员的视觉、听觉封闭起来,以逼真的三维场景和高度的沉浸感使培训人员完全沉浸于变电站一二次设备虚拟场景，使培训方式更加生动形象，从而提高培训的效果；培训人员可通过自然交互的方式实时与虚拟场景中的设备对象进行实时交互，替代鼠标键盘等交互方式,大大提高变电站虚拟场景交互的真实感和各类故障的表现力，极大提升培训系统的效率；培训人员可通过该装置观看电力安全交互视频，并与视频中的安全规定交互点进行交互，提高了培训仿真的真实性。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种沉浸式电力安全培训装置，包括：

投影屏幕；

至少一个立体投影机，所述立体投影机的投射方向朝着所述投影屏幕；

图像融合器，所述图像融合器的输出端与所述立体投影机的输入端相连；

视频播放器，所述视频播放器的输出端与所述图像融合器的输入端相连，用于播放培训视频；

若干个立体眼镜和操作手柄；

动作捕捉器，所述动作捕捉器的输入端分别与各操作手柄的输出端相连；

控制器芯片，所控制器芯片的输入端与所述动作捕捉器的输出端相连，其输出端与所述视频播放器的控制端相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述立体投影机的数量为2，对称设置在所述投影屏幕的前方。

作为本实用新型的进一步改进，所述投影屏幕为立体弧幕。

作为本实用新型的进一步改进，所述投影屏幕的覆盖范围a与培训人员的视野范围b的关系为：a>2/3b。

作为本实用新型的进一步改进，所述图像融合器为多通道图像融合器。

作为本实用新型的进一步改进，所述操作手柄上设有光学感应器。

作为本实用新型的进一步改进，所述立体眼镜与操作手柄的数量相等。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了沉浸式电力安全培训装置，该装置能够实现将培训人员的视觉、听觉封闭起来,以逼真的三维场景和高度的沉浸感使培训人员完全沉浸于变电站一二次设备虚拟场景，使培训方式更加生动形象，从而提高培训的效果；培训人员可通过自然交互的方式实时与虚拟场景中的设备对象进行实时交互，替代鼠标键盘等交互方式,大大提高变电站虚拟场景交互的真实感和各类故障的表现力，极大提升培训系统的效率；培训人员可通过该装置观看电力安全交互视频，并与视频中的安全规定交互点进行交互，提高了培训仿真的真实性。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本实用新型中的沉浸式电力安全培训装置，包括：

投影屏幕；在本实用新型的优选实施例中，所述投影屏幕为立体弧幕，且所述投影屏幕的覆盖范围a与培训人员的视野范围b的关系为：a>2/3b，即立体弧幕覆盖了培训人员的大部分视野；

至少一个立体投影机，所述立体投影机的投射方向朝着所述投影屏幕；在本实用新型的一种实施例中，所述立体投影机的数量为2，对称设置在投影屏幕的前方；在本实用新型的其他实施例中，所述立体投影机的数量还可以为4、6、8……等复数个，所有的立体投影机均朝着所述投影屏幕设置，且成对设置在立体投影机的前方；

图像融合器，所述图像融合器的输出端与所述立体投影机的输入端相连；在本实用新型的优选实施例中，所述图像融合器为多通道图像融合器；

视频播放器，所述视频播放器的输出端与所述多通道图像融合器相连，用于播放培训视频；所述视频播放器与图像融合器之间的连接关系和数据传输关系均采用的是现有技术，因此，本实用新型中不做过多的赘述；

若干个立体眼镜和操作手柄；优选地，所述立体眼镜和操作手柄的数量相等；所述操作手柄上装配有光学感应器(即位置感应点)，用于配合动作捕捉器以光学位置追踪方式获取操作手柄的空间位置轨迹，并转换为交互动作传递给控制器芯片；

动作捕捉器，所述动作捕捉器即动作捕捉器传感器，其输入端分别与各操作手柄的输出端相连，即与操作手柄内的光学感应器的输出端相连；

控制器芯片，所控制器芯片与所述动作捕捉器的输出端相连，其输出端与所述视频播放器相连。

综上所述，本实用新型的工作原理具体为：

视频播放器输出交互式培训视频，并通过图像融合器进行拼接融合后，传输至立体投影机上，三维画面通过立体投影机将具有双眼视差的三维视频投影到投影屏幕上，操作人、监护人和负责人(即培训人员)均佩戴立体眼镜站立在投影屏幕前面，由于投影屏幕覆盖了培训人员的大部分视野，同时又通过立体眼镜看到立体的三维设备场景，因此可产生较好的视觉沉浸感；

利用操作手柄捕捉操作人、监护人和负责人的双手空间位置和操作控制信息，操作手柄上装配有位置感应点，可通过动作捕捉器以光学位置追踪方式获取操作手柄的空间位置轨迹，并转换为交互动作并传递给培训流程控制器；

在实际应用的过程中，可以向投影屏幕上投影制作剪辑过的培训视频，在培训视频的中间位置，设计多个电力安全相关的培训交互环节，当视频播放器播放到这些位置，控制器芯片控制视频播放器暂停视频的播放，并等待对应培训人员通过肢体动作进行相应的操作，然后根据培训人员的交互动作，控制器芯片控制视频播放器加载下一步的播放视频，并回复视频的播放，通过立体投影的方式将选择反馈的结果反馈和呈现给培训人员，培训人员在视频的播放的中间环节无需交互，只需要在培训视频暂停时的交互环境，通过肢体动作进行交互，动作捕捉器通过捕捉培训人员手持的操作手柄的空间移动轨迹，转换为交互动作信息，并发送给控制器芯片，即可完成全部的电力安全培训过程；当然了，在实际的应用过程中，还可以根据实际情况，利用本实用新型中的沉浸式电力安全培训装置去完成其他的工作，但是这并不属于本实用新型的保护范围，本实用新型的目的仅仅在于提供这么一个装置，至于使用在在实际使用过程中设何种设计，以使得本实用新型中的装置去实现不同的功能本实用新型中不做具体限定，也不作保护。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。