基于VR/AR的飛機起落架排故與分析

鄭明俊　施浩　張嵩逸

摘要：本文提出了基于VR/AR技術對飛機起落架排故和分析。本文首先對零部件進行測繪建模，然后將模型導入vr，再對其進行編程，使得VR系統能夠進行排故訓練演示及分析檢測功能。這便使得沒有經驗的維修人員在維修前能夠反復在vr中練習來減少失誤，讓現實維修變得更為安全快捷。

關鍵詞：VR;飛機起落架;排故分析;檢測

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）15-0248-02

1 概述

在飛機維修中，維修步驟的標準與否直接關系到了飛機能否正常起飛，然而現如今維修技術人員在維修飛機時，可能會出現排故手冊圖片不清及過程繁雜模糊的情況，導致維修出錯，現代社會有許多運用vr技術模擬維修的實例。比如，礦山設備維修仿真 VR 系統，它能動態地預演維修保障過程，用來解決維修保障是否合理的問題【1】. VR 技術，它最鮮明的特點便是虛擬現實性，其中虛擬維修、研發設計以及操作使用是幾個主要的研究方向【2】。故本文通過vr設備，讓維修人員能夠在模擬的維修場景中進行練習以及學習，從而減少現實過程中維修出錯的概率。

2 VR場景建立

2.1 起落架模型及工具的建立

首先需要對起落架各部件零件以及維修工具進行精確測量，在3dmax軟件中，通過倒圓角，布爾等方法，將模型做得更為精細。完成后，將文件格式改為fbx，導入unity3d軟件。之后在場景中先添加地面以及房間，再通過添加燈光使得模型在vr中可見，最后通過材質球，對模型進行渲染，使得整體模型（圖1）在vr中更為貼近真實。

2.2零件模型及工具的編程

要使零件與工具能夠被使用者通過手柄操縱所移動，需要在unity3d中，對每個零件進行c語言的編寫，使之能夠實現手柄和模型間的交互（圖2）。通過在unity3d中添加定位程序，使操縱者能夠在vr中自由走動，或通過手柄進行移動。以及定位零件所在正確位置，用于檢測使用者在模擬排故時是否出錯。

3 模擬排故與分析的功能模塊

在vr設備中，系統會模擬出起落架各種系統所出現得不同故障情況，維修人員則需要在虛擬環境中，對其進行排故。

3.1 排故仿真演示

在vr系統中，使用者能夠通過手柄按鍵，讓vr設備根據排故手冊中的步驟，自動對起落架故障部位實行模擬排故，系統會詳細模擬出工具使用，零件拆裝步驟及方法，完成對于起落架故障部位排故的整體演示，使用者能夠在vr環境中，全方位詳細的觀看排故演示，防止在實際操縱中因排故手冊不清而導致排故失誤。

3.2排故訓練

在排故的過程中，使用者首先需要對系統所模擬出的故障進行分析，并根據維修手冊上的步驟，對故障部位進行維修。使用者能夠控制手柄對零件和工具進行選擇，所被選擇的模型會通過高亮顯示，再通過扣動扳機，使模型隨手柄進行移動，如完成螺絲的拆卸（圖3），讓使用者能夠通過手柄操縱工具，再通過工具的移動與旋轉實現零件的裝配與拆卸，對起落架進行維修。在排故的同時，若使用者發生了拆裝步驟的錯誤，系統會在零件旁彈出文本框提示使用者發生錯誤（圖4），以此保證排故的準確。

在排故完成后，系統會對排故后的起落架再次進行檢測，確保排故的正確，若出現問題，系統會讓使用者再一次進行排故，并指出上一次排故出錯零部件，此時使用者可以進行觀看排故演示或再一次的排故分析訓練。

4結論

起落架作為飛機中的重要部分，維修的好壞直接影響到了飛機的安全性能，然而在實際操作中，維修者可能因為經驗不足，以及排故手冊的說明不明確，導致對起落架的維修不能良好進行。將VR應用于維修，不僅能減少消耗成本，而且能使操作者通過操作虛擬設備得到操作真實設備的效果【3】。故本文通過vr系統，在虛擬場景中模擬出起落架的各種故障，通過排故仿真演示以及排故訓練，使得維修人員能夠應對各種情況，更清晰的了解維修過程，豐富經驗。故通過這一軟件，能在起落架的維修中起到了重要的作用。

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【通聯編輯：唐一東】