一種基于三維虛擬認(rèn)知環(huán)境的故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)雜系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)領(lǐng)城，具體涉及一種基于三維虛擬認(rèn)知環(huán)境的故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]故障診斷方法主要包括定性故障診斷和定量故障診斷兩大類。定性故障診斷方法包括專家系統(tǒng)方法、定性推理方法、圖論方法等。定量故障診斷方法包括信號(hào)處理方法、數(shù)學(xué)模型方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和模式識(shí)別方法等。這些方法需要構(gòu)建完善的故障模型或通過大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練辨識(shí)模式，不便于直觀反映異常狀態(tài)現(xiàn)象和邏輯關(guān)系，故障診斷系統(tǒng)構(gòu)造比較復(fù)雜。
[0003]隨著三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸與故障診斷技術(shù)相結(jié)合。但二者現(xiàn)有的結(jié)合方式主要集中在通過網(wǎng)絡(luò)等方式傳遞數(shù)據(jù)或場景，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)僅作為顯示界面來表現(xiàn)系統(tǒng)的三維特征從而輔助維修，沒有將故障診斷的過程和結(jié)果與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)深入結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于三維虛擬認(rèn)知環(huán)境的故障診斷方法，本發(fā)明提供的三維虛擬認(rèn)知環(huán)境能夠給用戶提供更加直觀的、靈活的故障診斷方式。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于三維虛擬認(rèn)知環(huán)境的故障診斷方法，具體步驟為:
[0007]步驟一、構(gòu)建工藝系統(tǒng)的三維虛擬模型；
[0008]步驟二、將三維虛擬模型進(jìn)行分層鏈接，形成零件、部件、裝置、子系統(tǒng)和系統(tǒng)的層級(jí)，建立三維虛擬認(rèn)知環(huán)境；
[0009]步驟三:針對(duì)三維虛擬模型的各零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)分別鏈接模型屬性庫；模型屬性庫包括異常狀態(tài)確認(rèn)關(guān)系、上下閾值和故障特征；
[0010]步驟四:基于三維虛擬認(rèn)知環(huán)境進(jìn)行故障診斷；
[0011]具體過程如下:
[0012]步驟41:將三維虛擬模型中各零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)輸入三維虛擬認(rèn)知環(huán)境；
[0013]步驟42:將所述檢測數(shù)據(jù)與各零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)的模型屬性庫中的上下閾值進(jìn)行對(duì)比，若未超出上下閾值，則繼續(xù)檢測；若超出上下閾值，則該檢測數(shù)據(jù)為異常檢測數(shù)據(jù)，進(jìn)一步設(shè)置該異常檢測數(shù)據(jù)的異常狀態(tài)標(biāo)志；
[0014]步驟43:查詢模型屬性庫中異常檢測數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的各零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)的異常狀態(tài)確認(rèn)關(guān)系，如存在異常狀態(tài)確認(rèn)關(guān)系，則將異常狀態(tài)標(biāo)志同時(shí)存儲(chǔ)于異常檢測數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)和與其具有異常狀態(tài)確認(rèn)關(guān)系的零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)的模型屬性庫中；如不存在異常狀態(tài)確認(rèn)關(guān)系，則將異常狀態(tài)標(biāo)志僅存儲(chǔ)于異常檢測數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的各零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)的模型屬性庫中；
[0015]步驟44、遍歷同一時(shí)間點(diǎn)上各零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)模型屬性庫中的異常狀態(tài)標(biāo)志，對(duì)照模型屬性庫中預(yù)先存儲(chǔ)的故障特征，如符合某故障特征，則輸出相應(yīng)的故障診斷結(jié)果，實(shí)現(xiàn)故障診斷；
[0016]步驟五:進(jìn)行故障診斷結(jié)果的三維虛擬增強(qiáng)認(rèn)知，完成基于三維虛擬認(rèn)知環(huán)境的故障診斷。
[0017]進(jìn)一步地，模型屬性庫還包括基本信息和層級(jí)信息；基本信息包括工藝系統(tǒng)具體對(duì)象名稱、出廠信息和維護(hù)信息；層級(jí)信息包括隸屬關(guān)系和連接關(guān)系。
[0018]有益效果:
[0019]1、本發(fā)明的三維虛擬認(rèn)知環(huán)境采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)的三維虛擬模型，可以實(shí)現(xiàn)故障診斷系統(tǒng)的三維直觀顯示，提高了對(duì)于故障的認(rèn)知效率；
[0020]2、本發(fā)明采用了信息鏈接方法，將模型的基本信息、層級(jí)信息和故障診斷信息等模型屬性有機(jī)地集成在三維虛擬模型中，增強(qiáng)了三維虛擬認(rèn)知環(huán)境的信息量，使三維虛擬認(rèn)知環(huán)境涵蓋更加全面的信息，便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)管理和信息提??；
[0021]3、本發(fā)明的三維虛擬模型進(jìn)行故障診斷的過程，考慮了模型自身異常狀態(tài)和模型相互之間的影響關(guān)系，能夠區(qū)分單點(diǎn)故障和系統(tǒng)故障，具有通用、可擴(kuò)展的特點(diǎn)，便于大型復(fù)雜系統(tǒng)故障診斷的實(shí)現(xiàn)；
[0022]4、本發(fā)明的異常狀態(tài)觸發(fā)故障診斷的同時(shí)，還觸發(fā)三維模型的動(dòng)態(tài)異常特征，可以顯示故障發(fā)生位置、發(fā)展過程和影響范圍，提高故障診斷的識(shí)別效率。
【附圖說明】
[0023]圖1為三維虛擬認(rèn)知環(huán)境組成示意圖。
[0024]圖2為基于三維虛擬認(rèn)知環(huán)境的故障診斷過程。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026]本發(fā)明提供了一種基于三維虛擬認(rèn)知環(huán)境的故障診斷方法，具體過程如下:
[0027]步驟一、采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建工藝系統(tǒng)的三維虛擬模型；
[0028]在三維圖形制作軟件中，如3DS MAX、Maya、Pro/Engineer等，創(chuàng)建工藝系統(tǒng)三維虛擬模型，該三維虛擬模型包括多個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)包括多個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)包括多個(gè)裝置，每個(gè)裝置包括多個(gè)部件，每個(gè)部件包括多個(gè)零件。所創(chuàng)建的三維虛擬模型與所提供的圖紙一致，外觀效果與實(shí)物所見一致，各零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)按照實(shí)物的空間關(guān)系進(jìn)行裝配連接，使得三維虛擬模型符合設(shè)備實(shí)物相對(duì)位置，對(duì)三維虛擬模型中的各零件、部件、裝置、子系統(tǒng)以及系統(tǒng)的名稱進(jìn)行定義，形成名稱的詳表清單。
[0029]步驟二:將三維虛擬模型進(jìn)行分層連接，形成零件、部件、裝置、子系統(tǒng)和系統(tǒng)的層級(jí)，并建立三維虛擬認(rèn)知環(huán)境；
[0030]以VC++為編程語言，調(diào)用圖形應(yīng)用程序編程接口 API (Applicat1n ProgrammingInterface)，如OpenGL和Direct3D，來加載所創(chuàng)建的三維虛擬模型，將三維虛擬模型分層級(jí)進(jìn)行鏈接，形成零件、部件、裝置、子系統(tǒng)和系統(tǒng)等層級(jí)；利用API中支持的各種圖形基本元素及圖形特征效果(如明暗度、紋理貼圖、Z緩沖、抗混淆、光照模型、可見性裁剪和消隱等)使三維虛擬模型實(shí)現(xiàn):
[0031]1、工藝系統(tǒng)場景效果圖示，如視角切換、前后左右縮放旋轉(zhuǎn)調(diào)整、自動(dòng)漫游等多種三維場景變換功能；
[0032]2、三維虛擬模型的標(biāo)準(zhǔn)顯示、突出顯示(高亮或閃爍)、淡化、隱藏等功能；
[0033]3、三維虛擬模型的三維動(dòng)態(tài)表征，如機(jī)械運(yùn)動(dòng)、儀表示數(shù)顯示、氣體流動(dòng)、液體流動(dòng)、粒子噴射等現(xiàn)象。
[0034]這樣，就形成了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)