ROV操控训练仿真系统v3

1编号：201209－002密级：普通VROV操控训练仿真系统技术方案拟制单位：年月日拟制人：年月日审核：年月日质量会签：年月日标准化：年月日批准：年月日共11页北京曼宝科技发展有限公司2012年09月目录1概述.......................................................................................................................12系统简介...............................................................................................................22.1VROV简介.........................................................................................................22.2系统配置............................................................................................................22.3综合特性............................................................................................................23系统各组成部分介绍...........................................................................................33.1VROV仿真软件.................................................................................................33.1.1ROV配置.......................................................................................................33.1.2工作任务包...................................................................................................33.1.3ROV工作环境...............................................................................................83.2VROV仿真器硬件平台.....................................................................................94使用设备清单.......................................................................................................1011概述水下机器人是随着现代科学技术的应用需求而建立起来的新一代水下载体潜器。它具有长时间、大潜深的特点，在现代水下观察、作业、勘探等领域中发挥着越来越重要的作用。当今社会水下机器人已经广泛的应用于水下作业的各行各业中，而ROV的操控却成为用户所面临的最大问题。许多用户购买ROV后，经过简单的培训并不能完全的掌控ROV操作，在实际应用中常常出现不会操作、操作不熟练等现象，以至于工作效率大幅度降低，甚至出现使用不当造成设备损坏的严重后果。本方案根据客户具体的应用要求，达到训练ROV操控人员，弥补ROV操控人员短缺的目的而制定。方案中VROV操控训练仿真系统可以模拟不同的配置、不同的环境、不同的工作任务，学员可以在不同的模式下练习ROV的操控使用，确保以后在实际应用中高效、熟练的操控ROV。通过VROV操控训练仿真系统练习后，操控人员可以操控不同配置的水下机器人在不同环境、不同的工作任务下进行工作。方案内容主要分三大部分：系统简介、系统各组成部分介绍、使用设备清单。综合的讲述了该套系统的组成、原理及功能。22系统简介2.1VROV简介VROV操控训练仿真系统是根据客户需求专门设计开发的一类教学工具，该系统主要由VROV仿真软件及仿真控制台两大部分组成。VROV仿真系统可纳入现有的或计划的ROV操作员培训项目。VROV通过以下几种方式提高学员的能力：能为新学员提供长时间培训，即不威胁人员及设备安全扩展的机械手支持可以用户定义错误脚本以提高操作员的危机处理能力高度的互动对象，包括用以训练设备操控的CAT工具等支持多种ROV工具包，包括滑轮、扭矩工具、软线切线机等以训练学员的工具操作能力支持多种ROV，操作员可以熟悉每个ROV的操控特性VROV应用VR（虚拟现实）技术和动态物理模型技术产生真实的实景ROV仿真。它支持所有标准组件——声纳成像、避障、跟踪单元、水下摄像机、灯光和机械手，以及洋流、变量、浑浊度、海况和系绳的影响。2.2系统配置该VROV系统是一个高度模块化系统，允许客户根据自己的应用选择组件。最小的操作所需的基本组件包括ICC和VDM软件模块。下面列出了VROV仿真器可用的模块：ICC（教学控制台）VDM（虚拟动态机）VCam（虚拟摄像头）VSonar（虚拟声纳）CIC（控制台接口计算机）Tritech声纳接口模块2.3综合特性ROV运动的实时动态仿真系缆或不系缆的ROV和AUV的实时模拟高质量、低开销精确的碰撞反应标准的ROV传感器包：成像声纳模拟旁扫声纳模拟多开关云台/变焦摄像机系统可调亮度的泛光和点光照明支持ROV工具/机械手ROV性能数据的记录和回放环境影响海底洋流、浑浊度和海底淤泥的影响、海况基于实景的仿真练习通过导入水深数据合成或映射海底地形系缆管理系统（TetherManagementSystem）模型，绞车采用笼子控制或无控制支持多种机械手硬件控制器，如Orion、Conan、Titan3和Titan4等机械手的3SchillingMaster控制器。3系统各组成部分介绍3.1VROV仿真软件VROV仿真软件是VROV操控训练仿真系统的重要组成部分，它支持所有标准组件（声纳成像、避障、跟踪单元、水下摄像机、灯光、机械手等）以及环境的影响（洋流、变量、浑浊度、海况、系缆等）。学员进行仿真练习时可以在软件中制定仿真任务、配置ROV传感器、添加仿真环境等，已达到学员在不同环境不同工作任务中对不同ROV的熟练操作。3.1.1ROV配置学员可以根据练习任务的不同配置ROV。需要配置传感器、多功能机械手（多个机械手）、前视声纳、摄像头、水下定位等。能够更让学员在实际应用中更熟练的配置ROV，并有效的操控，快速的完成工作任务。3.1.2工作任务包VROV仿真软件包中包含不同的工作任务，学员练习时更能够贴近现实工作操控ROV，为以后的实际应用打下坚实的基础。1)BOP安装这个场景设计用以练习在水源处安装爆裂防护装置（BOP）。在安装BOP之前，使用过的垫圈必须用新的替换。操控人员操控ROV进行BOP安装42)残骸的查找与回收此场景设计用以练习寻找和回收隐藏在大洋底部的炮弹残骸。检查残骸并回收3)现场检验此检验场景包含安装有BOP和TFL的模板、模板延伸出的3条流线和一个站台。操控ROV现场检验4)管道检测这个检测场景包含一个海底区域，海底区域包括集合管、树状结构、PLET、和一个BOP。5操控人员操控ROV沿管道进行检测5)传送货物此场景设计用以练习运送货物到搁浅在海底的残废的潜水艇上。操控人员操纵ROV传送货物6)海底救援此场景设计用以练习切断电缆，以营救搁浅在海底的潜水艇。6ROV水下营救7)TFL准备和安装此场景的设计用以练习在E2Hub上安装TFL。在安装TFL之前，Hub碎片覆盖必须被剔除，并且Hub必须清理干净。安装之后，所有的装备都要远离TFL。TFL准备和安装8)TFL准备和安装DS（钻柱）7此场景设计用以练习在E2Hub上安装TFL。在TFL安装之前，Hub上覆盖的碎片必须清理，并且Hub必须打扫干净。安装后，使用扭力工具将钻柱从TFL移走。TFL准备和安装DS（钻柱）9)TFL锁定和测试此场景设计用以练习对已安装的TFL进行锁定和执行一个密封测试。TFL锁定和测试810)应答器回收此场景是练习从洋底回收应答器。应答器回收3.1.3ROV工作环境ROV在实际工作中水下的环境是多变的不确定的，为此学员在做ROV控制训练时可以添加水下环境的影响，更真实的体现ROV实际工作时受水下环境影响的状态。同事能够让学员在以后实际操控ROV面对不同的水下环境时，能够更稳定、更出色的完成工作任务。93.2VROV仿真器硬件平台VROV仿真器硬件平台主要是操控训练仿真软件的显示及操控单元。一般情况下，硬件是一个真正ROV控制台的OEM，或者是控制台和传感器系统的复制。仿真软件设置完成后，学员通过平台上的显示单元观察目标物体、ROV运动状态、通过平台上显示的仿真数据得到ROV所在水域的深度、流速、ROV姿态以及声纳图像等信息。学员通过平台上的控制器控制ROV的上下左右运动、控制机械手的动作以及其他传感器的动作。VROV仿真控制平台显示效果逼真，工作任务具体、操作流程清晰，学员操控起来如现场操作一般真实化。不仅仅可以锻炼学员的操控能力，同时也能增强学员的认真性。VROV仿真操控平台104使用设备清单名称产地数量综合教学控制台（硬件）加拿大包括VROV仿真软件处理单元、显示单元、ROV控制手柄、机械手控制手柄、声纳分显单元、导航定位显示单元等虚拟动态机（软件）加拿大ROV传感器包成像声纳模拟加拿大旁扫声纳模拟加拿大多开关云台/变焦摄像机系统加拿大可调灯和现场照明加拿大机械手加拿大虚拟任务包（可选）BOP安装加拿大残骸的查找与回收加拿大现场检验加拿大管道检测加拿大传送货物加拿大海底救援加拿大TFL准备和安装加拿大TFL准备和安装DS（钻柱）加拿大TFL锁定和测试加拿大应答器回收加拿大