[发明专利]一种基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法及装置

权利要求书

1.一种基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法，其特征在于，步骤包括：

S1.模型构建：对待维修机车设备构建用于模拟维修场景的虚拟维修场景模型，以及用于模拟维修过程中维修人员手臂运动状态的手臂运动模型；

S2.模型特征点提取：根据所述手臂运动模型计算手臂末端操作点的所有空间可达点，得到维修空间可达点集合，以及提取所述虚拟维修场景模型中所需维修部件的表面特征点，得到维修模型表面特征点集合；

S3.可达性评估：判断所述手臂空间可达点集合与所述维修模型表面特征点集合之间的匹配关系，根据判断结果评估所需维修部件的可达性；

所述步骤S3包括：计算所述手臂空间可达点集合与所述维修模型表面特征点集合之间的特征点匹配比例，若所述特征点匹配比例大于预设阈值，则判定为可达性良好。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法，其特征在于，所述步骤S2中提取所述虚拟维修场景模型中所需维修部件的表面特征点包括：将所述虚拟维修场景模型中所需维修部件的三维模型使用网格模型进行表示，得到维修部件网格模型，对所述维修部件网格模型的表面进行特征点提取，得到维修模型表面特征点集合。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法，其特征在于，所述网格模型为三角网格模型，即使用一系列空间三角形逼近表示所需维修部件的三维模型。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法，其特征在于，所述进行表面特征点提取包括基于邻近点法矢的夹角进行特征点提取的步骤S211，所述步骤S211通过计算所述维修部件网格模型中各条边的邻近点法矢的夹角，基于所述邻近点法矢的夹角确定所需提取的特征点，得到初始特征点集合，所述法矢为曲面在一点上的法向量。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法，其特征在于，所述基于邻近点法矢的夹角进行特征提取的步骤S211包括：

S2111.获取所述维修部件网格模型中的网格链表；

S2112.遍历所述网格链表中各条边，每次遍历时，判断当前边e是否只有一个邻接点，如果是转入执行步骤S2113，否则提取当前确定边e的两个端点为特征点，遍历完成后得到所述初始特征点集合；

S2113.计算当前边e的邻接点法矢的夹角α，并判断计算得到的所述邻接点法矢的夹角α是否在预设阈值范围内，如果是，提取当前确定边e的两个端点为特征点，否则提取当前不确定边e的两个端点为特征点。

6.根据权利要求4或5所述的基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法，其特征在于，所述进行表面特征点还包括显著性顶点特征提取的步骤S212，所述步骤S212通过判断所述维修部件网格模型中各个顶点的凹凸程度，确定所需提取的顶点并作为特征点，得到显著性顶点特征点集合，由所述初始特征点集合以及所述显著性特征点集合构成所述维修模型表面特征点集合。

7.根据权利要求6所述的基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法，其特征在于，所述显著性顶点特征提取的步骤S212包括：分别计算所述维修部件网格模型中各相邻顶点之间的高度差，根据各相邻顶点之间的高度差判定所述顶点的凹凸程度，并提取所述高度差在指定范围内的各顶点作为特征点。

8.根据权利要求7所述的基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法，其特征在于，其特征在于：所述提取所述高度差在指定范围内的各顶点作为特征点为：将所述维修部件网格模型中各顶点按照与相连顶点之间的高度差从大到小的顺序进行排序，得到排序后顶点集合，提取所述排序后顶点集合中前P％比例的顶点作为特征点，P为提取的特征点的比例值。

9.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于虚拟环境的设备维修可达性评估方法，其特征在于，所述手臂运动模型为基于7个转动自由度的三连杆运动模型，所述转动自由度包括肩关节的径向平面内、在冠状面、绕肱骨的转动自由度，以及肘关节的绕肘关节屈伸转动自由度以及腕关节的外展、内收和绕尺骨的转动自由度。