致謝 牽引變電所虛擬仿真場景的設(shè)計(jì)案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u18657牽引變電所虛擬仿真場景的設(shè)計(jì)案例概述 1321371.1模型導(dǎo)入與初步設(shè)計(jì) 1151481.2主要一次設(shè)備的拆解 3257611.2.1零部件拆解清單 386021.2.2設(shè)備拆解動畫制作 4238931.2.3設(shè)備拆解交互場景制作 4138511.3主要設(shè)備的檢修維護(hù) 671881.3.1檢修維護(hù)項(xiàng)目清單 673561.3.2檢修維護(hù)動畫制作 8145251.3.3檢修維護(hù)交互場景的制作 91.1模型導(dǎo)入與初步設(shè)計(jì)在IdeaVR軟件中創(chuàng)建第三人稱項(xiàng)目，這樣就能控制場景中的節(jié)點(diǎn)人物并以第三視角漫游場景，如圖1.1所示。然后創(chuàng)建新的模型文件夾并導(dǎo)入搭建好的牽引變電所模型，由于牽引變電所的材質(zhì)和貼圖并非嵌入式，所以導(dǎo)入過程中丟失了模型的材質(zhì)和貼圖，使得整個虛擬場景看起來和真實(shí)場景相差甚遠(yuǎn)，這就影響到了觀察者對牽引變電所內(nèi)的主要設(shè)備的認(rèn)知和體驗(yàn)檢修過程。為了使?fàn)恳冸娝摂M場景更加的真實(shí)生動，更加趨近于現(xiàn)實(shí)場景，讓觀察者能夠有更加深入的沉浸感，能夠更加直觀的認(rèn)知牽引變電所內(nèi)的主要設(shè)備，因此就要對丟失材質(zhì)和貼圖的模型進(jìn)行材質(zhì)和貼圖的重新賦予REF_Ref43135454\n\h[4]。由于每一個設(shè)備模型都是單獨(dú)搭建的，所以沒有辦法對整個的模型場景進(jìn)行整體材質(zhì)和貼圖的賦予,只能對牽引變電所內(nèi)每一個主要設(shè)備的各個零部件材質(zhì)進(jìn)行單獨(dú)的附加，大大的增加了場景設(shè)計(jì)的難度。完成材質(zhì)附加和貼圖之后，可以使用IdeaVR軟件對牽引變電所場景進(jìn)行潤色，例如添加全景天空，修改周圍環(huán)境、天氣等，這樣可以使虛擬場景更加逼真，提升觀察者的體驗(yàn)感。設(shè)計(jì)前的場景如圖1.2所示，設(shè)計(jì)后的場景如圖1.3所示。圖1.1第三視角漫游場景圖1.2設(shè)計(jì)前場景圖1.3設(shè)計(jì)后場景可以看出，重新賦予材質(zhì)和貼圖的場景更加生動形象，更貼近于現(xiàn)實(shí)場景，在后面的動畫制作中能有更好的視覺效果。1.2主要一次設(shè)備的拆解為了能使學(xué)生們更好地將理論知識和實(shí)踐操作相結(jié)合，學(xué)校會定期組織參觀實(shí)習(xí)等活動。但是在實(shí)習(xí)過程中，現(xiàn)場工作人員不會允許學(xué)生近距離接觸牽引變電所中的主要一次設(shè)備，這樣學(xué)生們就不能深入了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)習(xí)的效果就會大打折扣，但虛擬仿真場景的成功建立就很好的解決了這一難題。學(xué)生們可以在虛擬場景中自主進(jìn)行漫游，可以通過運(yùn)行拆裝動畫的方法來觀察設(shè)備的拆解過程，了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，拓寬他們的眼界，加深他們的印象。1.2.1零部件拆解清單在拆解設(shè)備之前，先列出零部件拆解清單如表1.1所示。表1.1零部件清單設(shè)備名稱零件名稱牽引變壓器絕緣套管、溫度計(jì)、散熱器、鐵芯、線圈、油箱、油枕、油位計(jì)、分接開關(guān)、瓦斯繼電器、吸濕器、凈油器、防爆管等隔離開關(guān)絕緣套管、閘刀、底座、交叉連桿、接地裝置、接線座、拐臂、接線頭等斷路器絕緣套管、支持底座、角鐵、操作機(jī)構(gòu)箱、接線頭等電壓互感器絕緣套管、支柱、接線頭等電流互感器絕緣套管、支柱、接線頭等避雷器絕緣套管、接地裝置、支柱、接線頭等除了表中的零部件，還有母線、門型架、避雷針、支柱絕緣子、進(jìn)出線用鐵塔等。1.2.2設(shè)備拆解動畫制作根據(jù)零部件清單來制作各種主要一次設(shè)備的拆解動畫，可以通過動畫編輯器很容易的制作各種動畫。首先要在默認(rèn)場景中先創(chuàng)建一個AnimationPlayer節(jié)點(diǎn)，然后選中我們要制作動畫的節(jié)點(diǎn)，例如斷路器的絕緣套管，再點(diǎn)擊編輯位置后的鑰匙狀按鈕，這樣就可以在時間軸上為節(jié)點(diǎn)添加一個關(guān)鍵幀，之后移動時間軸上的時間桿，再移動選中的節(jié)點(diǎn)到自己希望移動到的位置，點(diǎn)擊鑰匙狀按鈕鎖定關(guān)鍵幀，位移動畫即制作完成，如圖1.4所示。動畫的制作是交互場景制作中的重要組成部分，它能使整個過程更加的生動形象，增強(qiáng)代入感，對實(shí)現(xiàn)設(shè)備的拆解和檢修維護(hù)功能至關(guān)重要。圖1.4動畫制作1.2.3設(shè)備拆解交互場景制作在完成動畫制作的基礎(chǔ)之上，可以使用腳本編輯器完成設(shè)備拆解場景的制作。在腳本編輯器中先放入主任務(wù)邏輯單元,；由于要制作6種設(shè)備的拆裝動畫，所以拉入任務(wù)拆分邏輯單元，將拆分任務(wù)數(shù)設(shè)置為6；選擇鍵盤觸發(fā)模式，設(shè)置觸發(fā)按鍵；將各設(shè)備的拆解動畫拉入界面中，并將各邏輯單元按圖1.5所示連接起來。交互場景制作前后效果如圖1.6、1.7所示。圖1.5腳本編輯器界面圖1.6場景運(yùn)行前效果圖1.7場景運(yùn)行后效果1.3主要設(shè)備的檢修維護(hù)由于運(yùn)行中的設(shè)備比較危險，為了保證同學(xué)們的安全，所以只能由專業(yè)人員來進(jìn)行檢修維護(hù)。學(xué)生無法全程清晰的觀察到設(shè)備檢修維護(hù)的過程，更不能親手進(jìn)行體驗(yàn)，只能通過專業(yè)人員的講解或者觀看視頻等方法來了解具體過程。設(shè)備檢修維護(hù)交互場景的制作很好的解決了這一問題，通過觀察者操縱虛擬工人進(jìn)入觸發(fā)空間來觸發(fā)檢修維護(hù)動畫來完成體驗(yàn)或者教學(xué)，很好的加深了體驗(yàn)者的印象，提升了觀感。1.3.1檢修維護(hù)項(xiàng)目清單變壓器主要零部件的檢修項(xiàng)目如表1.2所示REF_Ref43135454\n\h[5]。表1.2變壓器檢修維護(hù)項(xiàng)目零部件名稱檢修項(xiàng)目變壓器本體檢查各部位有無滲漏油現(xiàn)象；聲音是否為均勻的嗡嗡聲；外殼、鐵芯和夾件接地良好：記錄變壓器的繞組溫度和油面溫度儲油柜檢查儲油柜的油位是否與制造廠提供的油溫、油位曲線相對應(yīng)，是否有滲漏油現(xiàn)象分接開關(guān)檢查分接開關(guān)檔位指示與監(jiān)控是否一致；記錄檔位動作次數(shù)吸濕器檢查吸濕器呼吸是否正常；吸濕劑受潮變色是否超過2/3繞組檢查套管有無滲漏油；油位觀察口的油位是否正常冷卻系統(tǒng)檢查冷卻系統(tǒng)工作是否正常；冷卻裝置控制箱電源投切方式是否正確隔離開關(guān)零部件的檢修項(xiàng)目如表1.3所示。表1.3隔離開關(guān)檢修維護(hù)項(xiàng)目零部件名稱檢修項(xiàng)目導(dǎo)電部分檢查合閘狀態(tài)下觸頭接觸是否良好；分閘狀態(tài)下觸頭間的距離是否符合要求；觸頭、觸指、壓緊彈簧是否無損傷、變色、銹蝕、變形絕緣套管檢查絕緣套管是否清潔，有無傾斜、破損、裂紋、放電痕跡及異常聲響傳動部分檢查傳動連桿、拐臂、萬向節(jié)有無銹蝕、松動、變形現(xiàn)象；軸銷有無銹蝕、脫落現(xiàn)象、開口銷是否齊全斷路器零部件的檢修項(xiàng)目如表1.4所示REF_Ref43135454\n\h[6]。表1.4斷路器檢修維護(hù)項(xiàng)目零部件名稱檢修項(xiàng)目絕緣套管檢查套管是否清潔，有無異物，有無異常聲響，有無裂痕和破損，有無放電現(xiàn)象支架底座檢查支架底座是否有破損和銹蝕現(xiàn)象，是否需要更換；結(jié)構(gòu)是否松動操作機(jī)構(gòu)檢查機(jī)構(gòu)工作是否正常，連接管路是否清潔，是否有破損機(jī)構(gòu)箱檢查接地連接是否正常；箱體是否有損壞，內(nèi)部是否清潔無污穢電流互感器、電壓互感零部件的檢修項(xiàng)目如表1.5所示。表1.5電流/電壓互感器檢修維護(hù)項(xiàng)目零部件名稱檢修項(xiàng)目互感器本體檢查本體有無異常振動，有無異常聲響，有無異味套管檢查套管表面是否完整，有無裂紋、放電痕跡、老化現(xiàn)象，防污閃涂料是否完整無脫落相序檢查相序是否分明，相序漆是否脫落二次接線端檢查二次接線盒關(guān)閉是否緊密；電纜進(jìn)出口密封是否良好；各部位有無滲漏油現(xiàn)象接地裝置檢查一二次、末屏接地是否良好，有無損壞避雷器的各個零部件所對應(yīng)的檢修項(xiàng)目如表1.6所示。表1.6避雷器檢修維護(hù)項(xiàng)目零部件名稱檢修項(xiàng)目避雷器本體檢查本體有無破損；運(yùn)行時有無異常聲響絕緣外套檢查絕緣外套有無破損、變形、電蝕痕跡連接裝置檢驗(yàn)連接裝置有無損壞，是否牢固，螺絲是否脫落放電計(jì)數(shù)器檢查計(jì)數(shù)器是否完好，內(nèi)部有無受潮、進(jìn)水；記錄放電計(jì)數(shù)器的指示值和泄漏電流的指示值1.3.2檢修維護(hù)動畫制作檢修維護(hù)動畫的制作類似于拆解動畫的制作，不同的是為了調(diào)節(jié)視角，增強(qiáng)體驗(yàn)者的觀感，在檢修維護(hù)動畫的制作之中還需要加入旋轉(zhuǎn)動畫和相機(jī)動畫的制作，如圖1.8所示。圖1.8檢修維護(hù)動畫制作過程1.3.3檢修維護(hù)交互場景的制作由于設(shè)備拆解交互場景的制作中，觸發(fā)方式選擇的式鍵盤觸發(fā)，所以為了場景能正常運(yùn)行，檢修維護(hù)交互場景制作的觸發(fā)方式選擇鼠標(biāo)左鍵觸發(fā)。在制作了檢修維護(hù)動畫的基礎(chǔ)之上，拖入主任務(wù)邏輯單元；和設(shè)備拆裝交互場景的制作一樣拖入任務(wù)拆分邏輯單元，設(shè)置拆分?jǐn)?shù)；將鼠標(biāo)觸發(fā)邏輯單元拉入界面，并設(shè)置左鍵點(diǎn)擊指定位置觸發(fā)后續(xù)邏輯；創(chuàng)建3D面板，并將設(shè)備檢修維護(hù)內(nèi)容填寫入文本框中，放置到合適位置，并將