基于multigencreator和vegaprime的汽轮机虚拟维修仿真系统研

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1、基于MultigenCreator和VegaPrime的汽轮机虚拟维修仿真系统研究康兴汝1，李智2，王圣毫2，张旭2，高学伟2(1.沈阳理工大学信息科学与工程学院，沈阳110159;沈阳工程学院仿真中心，沈阳110136)2.摘要:大容量汽轮机结构复杂，难以在实际汽轮机上开展维修技术的培训，因此，需要研究汽轮机虚拟维修仿真系统用于提高维修水平．在虚拟现实技术的基础上，提出了基于MultigenCreator和VegaPrime汽轮机的虚拟维修仿真系统，分析了MultigenCreator的三维建模技术、VegaPrime的虚拟场景漫游和

2、维修过程的人机交互的实现方法．该系统已经实现了汽轮机某些部件虚拟维修的目标，达到了培训学员、节约维修成本和提高维修效率的目的，为其他设备的虚拟维修提供了借鉴．关键词:汽轮机;维修;虚拟现实技术;仿真系统A中图分类号:文献标识码:文章编号:1673－1603(2012)04－0308－03TP391.9电厂汽轮机是一种大型动力机械，结构复杂，对维修人员的专业技能要求很高．传统的维修方式不可能完全实现实装训练，虚拟维修可有效解决这一问题．美国对虚拟维修系统研究开始的比较早，国内虚拟现实维修的研究起步比较晚，近年来才开始进行研究并取得了一些成

3、果．汽轮机虚拟维修训练系统，可模拟出真实的汽轮机设备，并实现维修人机交互操作，可以有效训练受训人员，提高维修效率．国内有些学者虽然开发出了汽轮机虚拟维修系统，但是所应用的三维建模软件为AutoCAD或者是SolidWorks，这些软件建立的模型占用很大的计算机容量，不利于模型的实时交互．为了提高交互的速度，这里采用了MultigenCreator，同时，采用的VegaPrime实时驱动软件，可以更好地完成实时交互，它和Creator软件兼容性也非常好．的工具，它最基本的功能是驱动、控制、管理虚拟场景并能够方便地实现大量特殊视觉和声音效果

4、．LynXPrime图形界面，只用鼠标点击就可以配置或驱动模型，在一般的简单仿真系统应用中，不用编写任何源代码就可以实现三维场景漫游和控制物体的运动．2汽轮机虚拟维修仿真系统的总体结构虚拟维修仿真系统［2］是虚拟维修技术在装备维修领域的应用，是实际维修过程的仿真实现，它采用计算机仿真与虚拟现实技术，通过协同工作的模式，实现产品维修性的设计分析、维修过程的规划与验证、维修操作训练与维修支持、各级维修机构的管理与控制等产品维修的本质工作，以增强产品的寿命周期各阶段、产品全系统各层次的决策与控制能力．此次研究仅对非沉浸式虚拟维修仿真系统进行，

5、开发的虚拟维修仿真系统是模拟上海汽轮机厂引进型1MultigenCreator和VegaPrime简介MultigenCreator［1］是Multigen公司新一代仿真建［3］N300-16.7/538/538汽轮机，虚拟维修系统与300MW火电厂仿真机相互通讯．依据该系统的功能要求和该系统能实现的目的，虚拟维修仿真系统被分为3个部分:故障和维修知识库、三维模型库、系统开发．模软件，它拥有针对应用优化的OpenFlight数据格式，强大的多边形建模、矢量建模和地形生成等功能，能构造高逼真度、高度优化的三维模型，并提供转换工具将多种模型

6、格式转换成OpenFlight数据格式．VegaPrime是用于开发交互式、可视化仿真应用收稿日期:2012－06－21基金项目:辽宁省高校科技项目(2009S071)作者简介:康兴汝(1985－)，男，山东菏泽人，硕士研究生．李智(1964－)，男，辽宁开原人，教授，博士，硕士生导师，主要从事火力发电机组优化运行方面的研究．康兴汝，等:基于MultigenCreator和VegaPrime的汽轮机虚拟维修仿真系统研究第4期·309·4)用VisualC++2005和VegaPrime的函数编写程序实现零部件的拆装、工具的使用、人机交互

7、、虚拟场景漫游、鼠标拾取对象和DOF节点的控制等．5)把虚拟维修仿真系统和300MW仿真机实现通讯，当仿真机上的监控参数出现异常时，首先根据维修经验进行故障诊断，判断汽轮机哪些部位出现了故障;然后调出汽轮机模型，查看可能出现故障的零部件，找到故障部位后进行修复最后，在VegaPrime中进行人机交互拆装出现故障的零部件．系统开发的过程如图1所示．2.1故障和维修知识库通过对收集到的故障和维修知识进行分析、总结，对经常出故障的部位，建立若干个合理的维修过程．维修的过程要有逻辑的顺序，来正确指导受训人员的操作步骤，同时对学员的错误操作进行纠

8、正、报警和记录．2.2三维模型库汽轮机是大型设备，有很多零部件，结构复杂，需要建立转子、轴承、汽缸、喷嘴等，以及维修工具的模型，例如电锯、划规、扳手、中心钻、千斤顶等．在建立汽轮机模型时，要用到DOF(自由