Аппаратные комплексы
Полномасштабные тренажеры и VR-комплексы
Компьютерный имитационный тренажер представляет собой программное обеспечение для персональных компьютеров и является средством профессиональной подготовки персонала, предназначенным для формирования и совершенствования у обучаемых профессиональных навыков и умений.
Компьютерные имитационные тренажеры используются для систематического обучения, т.е. для обеспечения усвоения определенной совокупности знаний, навыков, умений и процедур. Решаемая задача — обеспечить соответствие усваиваемых материалов или навыков требованиям предстоящей работы, эффективность учебного процесса, а также добиться того, чтобы усвоенные при обучении стереотипы были успешно перенесены на условия реальной работы.
Достаточно часто необходимым условием является точного воспроизведения моторики и/или соблюдение точного соответствия физики процесса. Для этого используются программно-аппаратные тренажерные комплексы, в т.ч. основанные на технологии виртуальной реальности (VR).
Стоит отметить, что программно-аппаратные комплексы могут быть как “комнатного” исполнения так и “уличного”.
Простой пример аппаратной реализации тренажера на базе системы формирования виртуальной реальности.
Пример №1. Тренажер покраски
Цель:
Обучение специалистов малярно-кузовного участка в условиях учебного класса без необходимости расходования реальных лакокрасочных материалов. Служит целям развития образовательного процесса, дает возможность масштабирования тренинговой базы, безопасной симуляции реальных процессов, экономит расходные материалы и автоматизирует контроль знаний.
Задачи взаимодействия с тренажером:
- Изучение технологических карт
- Подбор и смешивание компонентов лакокрасочных материалов
- Изучение процедуры настройки краскопульта
- Изучение механики покраски
- Изучить процедуру выполнения покрасочных работ
- Изучить процедуру выдачи транспортного средства
Оборудование, задействуемое в тренажере:
- Детали автомобиля для окрашивания
- Средства индивидуальной защиты – перчатки для защиты рук, маска-респиратор, костюм маляра.
- Линейка для перемешивания.
- Весы
- Воздушный компрессор для обеспечения работы пневмо-инструментов.
- Стол для выполнения колеровочных работ.
- Спектофотометр.
- Набор пигментов и компонентов Duxone (54 шт.)
- Зона подготовки к окраске автомобиля. В верхней части расположены система вентиляции, освещение и выдвигаемые до пола шторки.
- Покрасочная камера. Включает системы освещения, приточную и вытяжную вентиляцию. Дополнительно оснащена системой нагрева и фильтрации воздуха для ускорения процесса сушки.
- Краскопульт пневматический.
- Респиратор-полумаска и респиратор-маска 3М. Защищает органы дыхания от газов, паров, аэрозолей и т.д.
- Оборудование зоны подготовки к покраске.
- Инфракрасный аппарат для сушки.
- Держатели покрасочных деталей в процессе окраски (типа «вертолет»).
- Посуда для смешивания компонентов.
- Шкаф для выполнения работ по окраске тестовых образцов и тестовые образцы
- Термометр
- Ткань для протирки образцов
- Световой шкаф
Аппаратное обеспечение:
- Системный блок
- Монитор наблюдения LG
- Очки виртуальной реальности HTC Vive cosmos elite
- Клавиатура
- Мышь
- Стойка для размещения оборудования
Виртуальный тренажер покраски предназначен для обучения специалистов малярно-кузовного участка в условиях учебного класса без необходимости расходования реальных лакокрасочных материалов. Служит целям развития образовательного процесса, дает возможность масштабирования тренинговой базы, безопасной симуляции реальных процессов, экономит расходные материалы и автоматизирует контроль знаний. Обеспечивает решение следующих задач:
Изучение технологических карт. Тренажер использует реальные коды и названия лакокрасочных материалов в соответствии с линейками производителей, что упрощает процесс обучения маляров и технологов.
Подбор и смешивание компонентов лакокрасочных материалов. Тренажер позволяет проводить смешивание следующих компонентов лакокрасочных материалов, как растворители, загустители, основы, а также подбирать цвет из пигментов. Правильность пропорции смеси влияет на качество и визуализацию процесса покраски.
Настройка краскопульта. Реализованы следующие настройки: смена дюзы, изменение давления в краскопульте, изменение радиусов факела.
Обучение механике покраски. Тренажер упрощает процесс освоение основных механик покрасочных работ с использованием краскопульта. Для обучения используется цикл заданий на покраску геометрических фигур различной степени сложности
Процесс изучения производства. Виртуальный тренажер позволяет эмулировать сопутствующие этапы технологического процесса покраски: обезжиривание поверхности, сушку окрашенной детали, шлифовку детали.
Математическая и физическая модель программного обеспечения тренажера учитывает следующие параметры: Физика факела. Физическая модель факела краскопульта максимально достоверна, учтены основные аспекты, которые влияют на качество и визуализацию окраски: расстояние от дюзы до поверхности, – угол отклонения направления факела от нормали к окрашиваемой поверхности, скорость движения краскопульта, – касание окрашиваемых поверхностей.
Тренажер просчитывает: объем лакокрасочного материала, использованного в процессе покраски толщину нанесенного слоя на каждом участке поверхности.
Позволяет выявлять и визуально отображать избыточную/недостаточную прокраску поверхности. Нормы расхода лакокрасочных материалов для поверхностей задаются согласно технологическим картам.
Тренажер фиксирует время, затраченное на выполнение всего процесса покраски и его этапов по отдельности.
- Воспроизводить в виртуальной среде основные этапы процесса окраски автомобильных деталей с
- помощью автомалярного краскопульта, имитирующего реальный краскопульт;
- Имитировать режим обучения основным приемам работы с покрасочным оборудованием
- (краскопультом) в покрасочной камере;
- Задействовать режим оценки знаний обучающегося после режима обучения;
- Менять положение окрашиваемых деталей – вертикально и горизонтально;
- Выбирать детали для окрашивания из нескольких автомобильных элементов.
- Программное обеспечение тренажера предназначено для работы с устройствами виртуальной реальности.
- Программное обеспечение тренажера имитирует виртуальную окрасочную камеру.
Виртуальный тренажер окраски позволяет проводить обучение основным техникам работы с окрасочным пистолетом, принимает тесты у специалистов. Программный продукт позволяет воспроизводить в виртуальной среде основные этапы процесса окраски автомобильных деталей с помощью автомалярного краскопульта, имитирующего реальный краскопульт. Вся продукция нашей компании имеет 100% поддержку оборудования VR. Мы рекомендуем системы VR HTC VIVE и HTC VIVE PRO / Index / Cosmos. Отличительной особенностью нашей компании является использование полного спектра средств для снижения утомляемости и симптомом головокружения при использовании шлема (например, https://www.pvsm.ru/igry/89368/print/).
Пример №2. Электросварка
Возможности тренажёра
- изучение функционала и основных принципов работы на сварочном аппарате
- обучение практическим правилам пользования сварочным оборудованием
- воспроизводит процесс: ручной дуговой сварки
- воспроизводит процесс: полуавтоматической сварки
- автоматически формирует статистические данные по результату выполнения упражнений
Комплектация тренажера
- поворотный кронштейн для размещения камеры
- крепления для держателя электрода и горелки
- крепление для маски
- штанга для крепления заготовки, регулируемая по высоте
- заготовки для сварки
- стойка
- держатель электрода и горелка
- маска со встроенными 3D очками
Возможности оборудования
- визуализация работы сварочного аппарата
- реалистичная имитация звука сварки в виртуальном мире
- имитация работы сварочным аппаратом
- согласование виртуальной сцены в режиме реального времени с воздействиями обучаемого на органы управления
- отображение на экране монитора текущих параметров имитируемого сварочного процесса
- статистическая обработка результатов
- изучение виртуального сварочного шва после завершения упражнения с разных ракурсов и разного расстояния
- возможность выбирать упражнения из набора
- возможность выбирать заготовку для сварочных работ
- отображение сварочного процесса в трехмерном пространстве с использованием: очков виртуальной реальности, монитора компьютера
- менять силу тока для ручной сварки
- менять скорость подачи проволоки для полуавтоматической сварки
- получить основные моторные навыки зажигания и поддержания сварочной дуги
- локация, моделирующая помещение для сварочных работ
- режим имитации процесса расхода и смены электрода в режиме ручной дуговой сварки
- формирование статистики о результатах выполнения упражнений
Перечень учебных упражнений на отработку точности движений
- Упражнение №1. Наплавка сварочного шва в виде двух горизонтальных линий
- Упражнение №2. Наплавка сварочного шва в виде пяти горизонтальных линий
- Упражнение №3. Наплавка сварочного шва в виде двух вертикальных линий
- Упражнение №4. Наплавка сварочного шва в виде пяти вертикальных линий
- Упражнение №5. Наплавка сварочного шва в виде квадрата
- Упражнение №6. Наплавка сварочного шва в виде двух вложенных квадратов
- Упражнение №7. Наплавка сварочного шва в виде ромба
- Упражнение №8. Наплавка сварочного шва в виде двух вложенных ромбов
- Упражнение №9. Наплавка сварочного шва в виде окружности
- Упражнение №10. Наплавка сварочного шва в виде двух вложенных окружностей
- Упражнение №11. Наплавка сварочного шва в виде синусоидальной линии
Перечень учебных заданий на отработку навыков наложения сварочного шва на заготовках, расположенных в различных плоскостях
Задание №1. Сварка в нижнем стыковом положении
Задание №2. Сварка в нижнем угловом положении
Задание №3. Сварка в вертикальном стыковом положении
Задание №4. Сварка в потолочном угловом положении
Задание №5. Сварка стыковых швов на пластине в вертикальном угловом положении
Задание №6. Сварка в вертикальном угловом положении, с ведением снизу-вверх
Задание №7. Сварка в потолочном стыковом положении
Пример №3. Полигон.
Совместно с компанией “Лукойл-Коми” разработан и внедрен в учебный процесс тренажер на базе учебного полигона “Кустовая площадка добывающих скважин” для подготовки операторов добычи нефти и газа..
Задачи: Изучить последовательность подготовки оборудования нефтегазовой скважины к работе; Изучить последовательность действий персонала при эксплуатации нефтегазовой скважины.
Оборудование: Станок-качалка; Скважина добывающая УЭЦН; Скважина эксплуатируемая фонтанным способом; Нагнетательная скважина; Автоматизированная групповая замерная установка; Площадка насосного агрегата типа ЦНС; Сосуд работающий под давлением; Блок реагентного хозяйства.
Структура тренажера включает: Модуль синтеза 3D изображения и звука; Модуль имитации АСУТП; Модуль связи с интерактивным макетом; Модуль математической модели; Модуль инструктора; Модуль организации занятий.
Все модули представляют собой выполняемые файлы и функционируют на отдельных компьютерах. Для реализации распределенной имитации используется локальная вычислительная сеть. Высокоуровневое взаимодействие между модулями тренажера реализовано с использованием стандартов IEEE 1516 (general purpose architecture for distributed computer simulation systems) и интерфейса OPC (OLE for Process Control).
Таким образом отработку действий оператора добычи можно выполнять как за компьютером, так и с “железом” на полигоне и даже одновременно.
Пример №4. Блочная кустовая насосная станция (БКНС)
Программно-Аппаратный тренажер блочной кустовой насосной станции (БКНС), созданный для Нефтеюганского корпоративного института. Тренажер предназначен для проведения обучения и повышения квалификации, отработки безопасных навыков выполнения работ персонала, руководителей и специалистов служб, цехов и отделов, занимающихся вопросами эксплуатации Блочных кустовых насосных станций (БКНС) систем ППД. Программно-вычислительный сервер включает математическую модель работы гидросистемы, реализующую: систему математических соотношений, описывающих с требуемой точностью имитируемые объекты и процессы; многопользовательский доступ к тренажеру и возможность интеграции тренажера в распределенную тренажерную систему; хранение и предоставление сохраненных сценариев.
Конструкция тренажера БКНС в аппаратном (макетном) исполнении: – эмулятор насосного блока; – эмулятор насосного оборудования – насосы ЦНС – 2 шт.; – эмулятор трубопроводной обвязки, включая трубопроводную арматуру; – эмулятор маслосистемы насосного блока с раздельной подачей масла в насосные агрегаты и электроприводы; – эмулятор дренажной системы насосного блока.. Конструкция тренажера в программном (иммитационном) исполнении: – эмулятор блока КИПиА; – эмулятор операторной с отображением АСУТП ПП – 3D модель площадки прототипа БКНС с основными элементами.