一种用于装备实训的三维仿真系统及方法与流程

本发明涉及计算机仿真，尤其涉及用于装备实训的三维仿真系统及方法。

背景技术：

1、对于装备操作人员来说，尤其是特种装备的操作员，需要进行严格的岗前培训以及经常性地日常培训学习、技能考核，以降低操作员因操作不当、专业知识不足导致事故发生的概率。靠培训教师讲解，辅助ppt、教学视频等传统教学方式不能做到面面俱到，也不能吸引学员的注意力和学习兴趣，培训时间消耗长，培训效率低。装备操作员往往都需要很强的实践能力，而传统的授课方式不能提供实操的机会，不能提供沉浸感的、身临其境的学习场景，导致培训效果一般。

2、三维仿真技术利用计算机产生一个三维空间虚拟世界，提供视觉、听觉、触觉等感官的环境模拟，渲染出可以进行可视化操作的场景，让操作者如同身历其境一般，具有交互性、沉浸感、安全性等优点。因而，把三维仿真技术应用于装备的实操培训具有重大意义，通过对装备操作员的合理培训，节约培训成本，提高培训效果和培训效率，并能够减少事故的发生。

技术实现思路

1、为解决至少部分上述问题，本发明提供了一种用于装备实训的三维仿真系统及方法。为实现以上目的，提供以下技术方案：

2、本技术实施例的第一方面，提供一种用于装备实训的三维仿真系统，其包括：

3、教师端和学员端，教师端包括三维模型创建模块、三维模型管理模块、学习资源挂载模块；学员端包括三维模型加载模块，技能鉴定模块；

4、三维模型创建模块，用于装备的三维模型创建，获取相关装备的高清图片，对采集的图片进行处理，基于处理后的图片创建三维模型，对创建的三维模型进行细节处理和贴图优化；其中，对于装备主体和关键零部件，采用实体模型展现；

5、三维模型管理模块，用于管理装备主体模型与零部件模型，包括建立装备整体模型与零部件的组成关系，设置装备整体模型的各零部件的组装和拆解顺序，建立零部件之间的结构层次关系；

6、学习资源挂载模块，将学习资源挂载到三维模型的挂载点上，并设置挂载点的交互方式，当挂载点接收到相应交互方式的交互信号时，触发相应事件，事件包括展示该挂载点对应的多媒体资源；学习资源包括文字、声音、视频、动画、ppt、试题；

7、教师端还包括预览和校验模块，用于预览三维模型，以及根据校验脚本验证设置在三维模型上的信息，并生成校验报告；

8、三维模型加载模块，包括装备主体模型整体加载方式、组装式加载方式，装备主体模型整体加载方式即一次性完成加载装备主体模型，各零部件组装式加载方式即按照各零部件的组装顺序依次加载零部件；

9、技能鉴定模块，用于检验学员的技能掌握情况，随机选择三维模型的若干挂载点，加载挂载点的试题资源，学员完成各挂载点上挂载的试题，获取得分信息以及排名信息。

10、作为本发明的进一步改进方案，所述获取相关装备的高清图片，具体包括，对相关装备多角度拍摄，获取多角度图片，远景图片，近景图片。

11、作为本发明的进一步改进方案，所述对采集的图片进行处理，具体包括，对获取的高清图片进行滤除噪点、明暗调整、色彩增强处理。

12、作为本发明的进一步改进方案，三维模型管理模块还包括模型信息表、零部件信息表、加载位置信息表，模型信息表用于保存装备id、模型名称、类型、存储路径信息；零部件信息表用于保存零部件名称、所属装备id、组装序号、拆解序号；加载位置信息表，用于保存零部件之间的结构层次关系，保障零部件模型加载到正确的位置。

13、作为本发明的进一步改进方案，三维模型管理模块还包括漫游信息表，漫游信息表用于交互控制，漫游信息表包括模型id、交互方式类型、事件类型；事件类型包括旋转、前进、后退、放大、缩小、左移、右移。

14、作为本发明的进一步改进方案，学习资源挂载模块还包括挂载点信息表、学习资源信息表，挂载点信息表用于保存挂载点名称、所属三维模型id、挂载点位置、交互方式类型、学习资源id；学习资源信息表用于保存学习资源id、资源名称、资源类型、等级、存储位置信息。

15、作为本发明的进一步改进方案，交互方式类型包括触摸、单击、双击、滑过、长按。

16、作为本发明的进一步改进方案，组装式加载方式包括自动组装加载和手动组装加载，自动组装加载按照零部件信息表和加载位置信息表按照设定加载速率自动完成三维模型的加载；手动组装加载，根据学员的操作控制完成三维模型的加载。

17、作为本发明的进一步改进方案，技能鉴定模块根据设定的题目数量、难易等级，自动选择若干挂载点，通过查询挂载点信息表，加载挂载点的试题资源。

18、本技术实施例的第二方面，提供一种用于装备实训的三维仿真方法，用于教师端，包括以下步骤：

19、s1、基于相关装备的高清图片创建三维模型，并进行细节处理和贴图优化；

20、s2、管理三维模型，完善模型信息表、零部件信息表、加载位置信息表、漫游信息表；模型信息表用于保存装备id、模型名称、类型、存储路径信息；零部件信息表用于保存零部件名称、所属装备id、组装序号、拆解序号；加载位置信息表，用于保存零部件之间的结构层次关系，保障零部件模型加载到正确的位置；漫游信息表用于交互控制，漫游信息表包括模型id、交互方式类型、事件类型；

21、s3、将学习资源挂载到三维模型的挂载点上，并设置挂载点的交互方式，当挂载点接收到相应交互方式的交互信号时，触发相应事件，事件包括展示该挂载点对应的多媒体资源；学习资源包括文字、声音、视频、动画、ppt、试题；

22、s4、完善挂载点信息表、学习资源信息表；挂载点信息表用于保存挂载点名称、所属三维模型id、挂载点位置、交互方式类型、学习资源id；学习资源信息表用于保存学习资源id、资源名称、资源类型、等级、存储位置信息；

23、s5、模型预览及校验；通过模型预览以及运行校验脚本，验证设置在三维模型上的信息，并生成校验报告。

24、本技术实施例的第三方面，提供一种用于装备实训的三维仿真方法，用于学员端，包括以下步骤：

25、s1、登录学员端，验证登录学员的身份信息；

26、s2：查询登录学员的学习进度信息，根据预设的模型记载方式，加载登录学员上次退出系统时展现的三维模型；所述加载方式包括装备主体模型整体加载方式、组装式加载方式；

27、s3：登录学员通过漫游操作以及与挂载点的交互，对相关装备进行学习；

28、s4：随机选择三维模型的若干挂载点，加载挂载点的试题资源，登录学员完成各挂载点上挂载的试题，获取得分信息以及排名信息，完成登录学员的技能鉴定。

29、本发明的有益效果为：

30、本发明提供了一种用于装备实训的三维仿真系统，包括教师端和学员端，教师端用于三维模型创建、三维模型管理、学习资源挂载、三维模型预览和校验。对三维模型的生命周期管理提供了一种便捷的方式，减少了管理员的劳动量，校验功能能够发现功能设置当中的错误，提高了三维模型自动化管理的水平。学员通过漫游操作，对装备整体、零部件进行360度独立观察，清晰直观的了解到装备与各零部件的物理逻辑关系，通过与挂载点的交互，学习相关规范操作，观看装备顺序拆解、顺序安装的视频动画教程，增加了学习的趣味性。