[发明专利]基于虚拟现实的电站倒闸操作训练系统的构建及使用方法

权利要求书

1.基于虚拟现实的电站倒闸操作训练系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

①通过三维激光扫描仪在现场扫描收集多个不同位置的倒闸操作设备的空间结构数据；

②通过三维激光扫描仪经扫描后获取的点云数据在RiSCAN Pro和3dsMax中构建各倒闸操作设备的三维模型，同时在3dsMax中建立电站运维人员的人物模型；

③根据电厂倒闸操作票中的操作流程在3dsMax中构建各倒闸操作设备的动作动画和人物模型的操作动画，且根据不同的倒闸操作设备构建多种不同流程的动作动画和操作动画；

④将各倒闸操作设备的三维模型导入Unity3D游戏引擎中构建多个不同的虚拟现实场景，并将各动作动画和操作动画导入到相应的虚拟现实场景中，形成多种任务场景；

⑤将多种任务场景进行整合形成倒闸操作训练系统，并对该训练系统设置UI交互界面；

所述步骤③中人物模型的操作动画的具体构建方法为：

(3.1)基于骨骼蒙皮技术对电站运维人员的人物模型绘制人体骨骼并设计动画控制器，然后手动调整各关键帧的骨架节点位置和骨骼转向；

(3.2)创建电站运维人员在操作流程中所需完成的操作动画，然后将人物模型和操作动画导入素材库中，使人物模型和操作动画相拟合，实现人物模型的仿真运动；

所述步骤④中的动作动画和操作动画在导入后，通过Unity3D游戏引擎将部分动作动画和操作动画剪辑形成动画片段，并将该动画片段添加至相应的人物模型和倒闸操作设备上，使相同的动画片段能够应用在不同的人物模型和倒闸操作设备；

所述步骤④中的动作动画和操作动画在导入后，设置人物模型在与倒闸操作设备交互时的IK动画，使任务场景中的倒闸操作设备能够控制人物模型的身体部位进行运动；

所述步骤④中的人物模型与倒闸操作设备在设置IK动画时，对需要进行交互的倒闸操作设备的三维模型上绑定Plot脚本；当人物模型与三维模型触发交互条件时，由模型管理系统将指令以事件的形式分发给Plot脚本，从而触发三维模型播放动作动画；

所述步骤⑤中的UI交互界面在构建时，以虚拟世界作为参考系，同时计算人眼在保持头部不动时的转动视场角，并计算头部在保持人眼不动时的转动视场角，然后取上述两个视场角的中间值作为UI交互界面的边界角度；

所述的基于虚拟现实的电站倒闸操作训练系统的使用方法包括以下步骤：

a.训练人员经虚拟现实操作设备进入倒闸操作训练系统，并通过手柄碰撞UI交互界面上的UI按键，从而选择要进行的任务场景；

b.由倒闸操作训练系统对该任务场景中的倒闸操作设备模型、人物模型和坐标进行初始化操作，并在任务开始阶段对对应的操作票进行简单介绍；

c.由训练人员按操作流程控制电站运维人员的人物模型依次完成各项倒闸操作训练，并在操作过程中通过手柄与倒闸操作设备的三维模型进行交互，三维模型经手柄碰撞后触发交互条件并播放相应的动作动画，对操作流程进行推进；

d.操作人员按序触发全部操作流程后，完成对该任务场景的倒闸操作训练；

所述步骤c中的电站运维人员包括操作人员和监护人员，训练人员在操作时控制操作人员的人物模型进行交互，监护人员在一旁起到监督和唱票作用；

所述步骤c中的操作人员在训练过程中，可通过手柄激活操作票界面，操作票界面经激活后将操作票指令显示在UI交互界面上，对操作人员在进行下一步操作前进行引导；

所述多种任务场景之间还设有传送路径系统，所述步骤d中操作人员在完成该任务场景的倒闸操作训练后，可通过传送路径系统进入其他任务场景，完成下一项倒闸操作训练。