雷达结构虚拟维修系统研究.pdf

设与研究
雷达结构虚拟维修系统研究
田富君,张红旗,陈帝江,张祥祥
(中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088)
Research on Radar Structure Virtual Maintenance System
TIAN Fu -jun, ZHANG Hong-qi, CHEN Di-jiang, ZHANG Xiang-xiang
(No 38 Research Institute of CETC, Hefei 230088, China)
摘要:研究了雷达结构虚拟维修系统,建立了雷作业难度大,费用高,传统的维修手段已经不能满足
达结构虚拟维修系统体系结构,分析了雷达结构虚需求。虚拟维修是指利用计算机技术和虚拟现实技
拟维修系统功能模型,并对虚拟人体建模与手势识术,生成包含数字样机和虚拟人体模型的虚拟场景,
别、千涉检查、交互式维修电子手册生成等技术进行维修人员进入到虚拟环境当中,通过虚拟的人机交
了研究。开发并实现了雷达结虚拟维修系统,并互来仿真整个维修过程叫。在此,以地面高机动雷
以某型号雷达维修为例,验证了系统的有效性。
达的研制为背景,构建了雷达结构虚拟维修系统,并
关键词:雷达结构;虛拟维修;干涉检查;交互式对实现的关键技术进行了研究。
电子手册
中图分类号:TP391.7
1系统体系结构
文献标识码:A
雷达维修具有高可靠性、综合保障性、技术综合
文章编号:1001-2257(2013)07-0012-03
性、快速反应性、环境复杂性和高消耗性等特点。根
Abstract: A radar structure virtual mainte
据雷达维修的特点,建立了如图1所示雷达虚拟维
nance system was studied, the system architecture
修系统体系结构。
was established, and the functional model of the
system was analyzed. System key technologies such
as virtual human modeling and hand gesture recog-
品?
nition, collision detection, and interactive electronic
technical manual generate were studied. Finally, a
radar structure virtual maintenance system was de
环境
结果『目服务
轻
构建
仿真
发布
veloped, and a radar was taken to illustrate the va
lidity of the system.
三维模型「维修场景典型人体姿典型维修操
轻量化工具」构建其态定义工其作定义工真
Key words: radar structure; virtual mainte
干涉检查维修性评价仿真信息
系统集成7命核心
nance; collision detection: interactive electronic
发布工具
technical manua
三数字「备件库维修场景库‖维修工具库
数据层
故障信息虚拟
虚拟丿
姿态库
典型维修
作为信息化部队的“千里眼”和“顺风耳”,雷达
面向产品生命周期的产品数据管理系统(PDM
平台层
在现代战争中起着非常重要的作用。维修是雷达产
图1雷达结构虚拟维修系统体系结构
品生命周期中的重要环节,雷达产品结构复杂,维修1.1平台层
平台层是指面向产品生命周期的产品数据管理
收稿日期:2013-03-19
基金项目:国防基础科研资助项目(A1120110003,A1120131044);国
系统。雷达结构虚拟维修系统以PDM系统为工作
防技术基础科研资助项目(Z312011B003,Z312012B001,
B3120131100)
平台,从PDM系统中获取雷达数字样机模型进行
12
《机械与电子》2013(7)
没二研究
雪达绪枹担维系统研究
虚拟维修工作,并将维修结果保存到PDM系统中
进行管理与发布。
系统功能模型
1.2数据层
根据系统的体系结构,建立了如图2所示雷达
数据层提供了支撑雷达结构虚拟维修系统运行结构虚拟维修系统功能模型
所需要的各类数据库,以及维修过程所产生的维修2.1雷达数字样机轻量化
数据和维修结果的管理。系统运行的支撑数据库主
雷达结构复杂,零部件多,全格式的三维模型数
要有数字样机库、虚拟场景库、备件库、虚拟人体库据量大,处理效率底,不能够满足虛拟维修系统的实
和维修工具库等。
时性要求。因此,首先将雷达数字样机进行轻量化
1.3系统核心甚础杓件层
处理,以提高虚拟维修仿真的效率。
系统核心基础构件层是紊统应用服务构件层的2.2虚拟维修环境构建
基础,为系统应用服务构件层提供底层支撑,包括三
在维修场景库、备件库、虚拟人体库和维修工具
维模型轻量化工具、维修场景构建工具、典型人体姿?库的支持下,建立雷达结构虚拟维修环境,以模拟真
态定义工具、典型维修操作定义エ具、干涉检查工实的维修环境。由于雷达维修场景复杂,为了能够
具、维修性评价工具、维修信息发布工具和系统集成模拟真实的场景,系统的维修场景库提供了山地地
工具等。
形、高速公路、城镇地形和海岛地形等维修场景。
.4系统应用服务构件层
2.3虚拟继修仿真
系统应用服务构件层是整个虛拟维修系统应用
在构建虚拟维修环境的基础上,制订维修方案
核心,主要包括维修数字样机轻量化、维修环境枃¨及维修流程,并按照维修流程进行虚拟的维修过程
建、虚拟维修仿真、维修过程评价和维修结果发布5仿真。维修过程仿真主要包括2个方面,一个是拆
部分。
卸过程的仿真,另外一个是安装过程的仿真。在仿
1.5系统集成应用界面层
真过程中,利用干涉检査工具,判断拆卸过程中工具
系统集成应用界面层提供了系统与PDM系统
和零部件是否产生干涉
的集成接口,以及系统与维修人员的交互接口。系2.4維修性评价
统与维修人员的交互接口由输入部分和输出部分组
虚拟仿真完成之后,对关键仿真动作进行维修
成。输人部分主要通过立体眼镜、数据手套和位置工具的可达性、可视性、操作空间和人因工程的分
跟踪器等虛拟外部设备的输人;输出部分主要是将析,对维修的难度和维修的时间进行分析和评价
继修过程以图像的形式投影到屏暮
2.5维修结果发布
将维修过程以交互式
三维模
型轻.量
雷达
评价信
维修手册的形式发布,以
维修
维修性』息反愤维修
检查
价
结构
指导维修人员的维修。
数字样机露达数字样
规范
工具
工具
发布
工具轻量化模型
3关鍵技术研究
虚拟维修
维修环