虚拟维修分析评价技术及应用-虚拟现实技术与系统国家重点实验室
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虚拟维修分析评价技术及应用

作者:时间:2017-10-31点击数:

维修是装备使用中必须面对的重要任务,维修体验的好坏直接关系到装备的任务成功率与可用性,影响装备的使用性能。维修性作为反映装备具备良好维修能力的重要质量特性,需要在装备研制阶段将方便、快捷与经济维修的设计措施落实到产品设计中。然而,由于早期模拟维修手段的缺乏,传统维修性设计主要依赖实物样机进行分析,造成设计周期长、费用高、更改难的缺陷与不足,也难以满足装备研制时间性和经济性需求。虚拟维修技术将虚拟现实引入维修性工程领域,实现虚拟环境下的维修仿真,突破了传统维修性设计在时空上的局限,解决了传统设计手段上的不足,不仅通过可视化仿真与评价将设计问题消灭于早期,同时手段灵活,可大幅度节省费用。除此之外,虚拟维修还可应用于装备维修训练领域,显著提高维护人员的培训效率,降低维护人员操作失误。

当前虚拟维修及分析评价技术仍然存在一些关键技术难点,限制其在装备设计与使用上的发展与应用。因此,结合装备的专有特性,研究有效运用于装备维修性设计的虚拟维修与分析评价技术及其应用成为当前装备研制中迫切需要解决的需求。

实验室历经7年完成虚拟维修分析评价技术及应用的系统性研究,面向虚拟维修建模、仿真与维修性设计评价领域中的技术难点,在虚拟环境下维修性定性定量因素的量化模型构建、虚拟维修仿真技术,以及虚拟维修技术系统及应用等方面取得创新性成果。

1、提出了融合人体特征、仿真过程与约束关系数据模型的维修性定性因素量化评价方法,建立了基于虚拟维修的维修性评价体系,为维修性设计及验证提供了先进的,可信、高效的技术手段。

2、发明了一种基于虚拟维修仿真过程的维修时间预计方法,首次提出面向虚拟和现实差异性,融合动作时间原理与补偿机制的计算方法,解决了维修时间预计在计算过程中的繁琐性和不确定性,在提高时间预计的准确率、降低误差率上有明显改进。

3、发明了一种基于DELMIA环境下的沉浸式虚拟维修仿真系统虚拟人控制方法,突破了动作捕捉系统与沉浸式虚拟环境交互过程中动作复现准确性、数据传输精确性以及仿真过程实时性的技术难点。

4、提出了融合质点弹簧模型与能量优化模型的虚拟柔性电缆混合建模方法,提高了电缆模型精确性和逼真度,满足了虚拟维修中柔性体动态和静态的建模与仿真工程需求。

在开展理论探索与技术方法研究的同时,积极将研究成果在型号工程中进行推广,先后应用于中航工业602603608所、中国商飞上海飞机设计研究院、航天科技511所和航天科工三院三部6家单位的具体型号中,效果良好,有效地解决了工程实际问题。依托北航作为国家重大工程直升机项目五性副总师单位的优势,充分利用本成果技术方法,面向设计阶段,应用直升机电子样机形成分层次有重点的应用方案,开展了全机、全过程、全系统的4轮迭代维修性设计分析与评价。针对直升机结构及布局设计提出49项改进意见,开展了直升机6个分系统117LRU的维修性静态核查分析,仅在直升机型号研制中就发现设计问题72个,包括11I类与31II类设计问题,这些问题86%在后期研制中都得到了改进。该项成果得到了型号总师、五性总师以及部队用户的充分肯定,大幅度提高了直升机的维修性设计水平,产生了巨大的军事与经济效益。

该成果发表学术论文50篇,出版专著1部,获国家发明专利授权6项,软件著作权2项。

在国防科工局科技与质量司召开的科技成果鉴定会上,专家委员会鉴定意见为总体技术居国内领先,达到国际先进水平,具有广阔的应用前景与显著的军事、经济效益。 

 

 

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