雷達維修三維交互式電子技術手冊設計研究

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(1.中國電子科技集團公司第三十八研究所，安微 合肥 230088；2.中機生產力促進中心，北京 100044)

雷達維修三維交互式電子技術手冊設計研究

雷鳴1，程五四1，張紅旗1，張蘋2，張曉璐2

(1.中國電子科技集團公司第三十八研究所，安微 合肥 230088；2.中機生產力促進中心，北京 100044)

針對雷達維修信息種類多、可閱讀性差的問題，提出了利用可嵌入式平臺將3D技術融入在手冊設計的方法，并闡述了3D-IETM設計流程、功能實現及模塊組成，開發了三維交互式電子技術手冊設計軟件。

雷達維修；三維交互式電子技術手冊；可嵌入式平臺；手冊設計軟件

0 引言

傳統的雷達維修技術手冊，多數以紙質文件或簡單的電子文檔交付給用戶。但隨著雷達體制的不斷創新，系統日益復雜，維修難度不斷加大，造成紙質技術手冊數量急劇增加，給維修手冊的設計、分發、使用、維護和保存帶來了許多困難。針對傳統紙質技術手冊的弊端，美軍在20世紀70年代初就提出了交互式電子技術手冊(IETM)的解決方案，將復雜的技術手冊、操作文檔等紙質技術信息轉化為數字化信息并進行有序組織，使其能夠使用計算機或其他電子設備顯示閱讀。早期的IETM多數是通過文字描述加工、裝配、使用和維修過程，并獲取CAD環境下產品零部件的三維圖形、裝配圖、爆炸圖等圖片或產品的音頻、視頻等數據，以增加描述的直觀性，最后將各種類型的數據進行組織整合，生成設計手冊并打印裝訂成冊，分發給制造、裝配、使用和維修人員。交互式電子技術手冊的出現克服了傳統的維修保障手段帶來的不足，大大提高了武器裝備在各種環境下的維修保障水平[1]。但隨著CAD技術和3D顯示技術的快速發展，IETM有了新的功能和含義，很多企業對直接利用三維CAD模型來設計交互式電子技術手冊的方法進行了研究，提出了三維交互式電子技術手冊(3D-IETM)的概念。3D-IETM是在IETM的基礎上添加了3D技術元素，能夠實現在三維空間中對三維模型的交互式操作，以及面向應用的模型視圖自動更新能力，屬于第4級的IETM[2]。在此，通過對IETM標準體系的研究，提出了3D技術容器式嵌入方法，開發了雷達維修三維交互式電子技術手冊設計軟件(RM-IETM)。

1 3D-IETM設計

3D-IETM設計方法為“容器式嵌入”方法，即將各類雷達維修工程數據信息分為3D信息和傳統信息，然后將對應的不同類別信息放置在不同的“容器”中。基于這種思想，將軟件開發成一個信息的容器，能夠支持不同類別信息的儲存和顯示。3D-IETM設計流程如圖1所示。3D-IETM的設計包括3個工作階段，即資料準備階段、設計階段和應用階段。

圖1 3D-IETM設計流程

a.資料準備階段。雷達設計人員建立可視化的三維模型以及維修場景，并基于Pro/E軟件平臺，完成一系列視圖、標注、機構運動和動畫等的制作，用于對雷達產品的運動演示、裝配、使用和維修進行指導；雷達維修人員提供各類維修工程數據，包括維修照片、圖像、表格、文字、視頻和音頻等[3]。

b.設計階段。手冊設計人員獲得前期的數據輸入，通過雷達維修三維交互電子手冊設計軟件，以目錄樹的形式，將這些素材與文字、圖片等元素集成，進行手冊目錄、頁面信息以及模型關聯組織等手冊設計工作，并保存手冊設計工程文件中。

c.應用階段。將設計階段的設計手冊信息轉換為HTML文件和輕量化的模型，并在應用端通過IE瀏覽器顯示設計手冊的目錄樹、頁面和三維模型，用戶、工人和維修人員通過IE瀏覽器快速查找所需的頁面，對模型視圖進行實時交互，了解雷達維修技術內容。

2 平臺實現功能

基于3D-IETM設計方法，開發了雷達維修三維交互式電子技術手冊設計軟件，能夠實現雷達三維模型與各類傳統維修工程數據的集成表達。其主要功能如下所述。

a.實現多種維修工程數據的輸入。雷達維修過程中的多種工程數據，包括文字、表格、圖像、音頻、視頻、動畫、機構運動和三維模型等，能夠實現其輸入及集成顯示。其中，三維模型的輸入，能夠實現通用模型數據的導入，包括 3DMax，AutoCAD等多種輕量化異構數據的直接或間接導入。

b.實現多元化的信息表達方式。三維模型數據導入過程中保留其材質信息、貼圖坐標、燈光效果與數據結構等信息，并在軟件平臺中顯示，采用鼠標點選、鍵盤控制等交互操作手段來實現人性化的信息獲取和流程控制，并實時響應用戶操作，達到良好的演示效果。

c.固化某典型雷達維修過程。針對某典型雷達，搜集整理常見雷達故障及故障維修處理方法，固化其過程，利用多種工程數據來展現維修過程。

d.實現結構化數據的管理及查詢。為了實現手冊內容的快速檢索和查詢，對各類工程數據進行結構化管理。

e.各類信息模板的定制。對雷達維修過程中的各類信息，如起重設備、維修工具、人員配置、工藝卡片和工藝規程等定制模板。

f.實現電子手冊的發布及瀏覽。將Pro/E設計結果快速發布成三維交互電子手冊。應用該軟件，能夠面向產品全生命周期的需要，通過樹形目錄結構，對各種用于指導產品制造、使用和維護的信息(包括文字、圖片、動畫和模型視圖)進行集成，并脫離產品模型的設計環境，發布和顯示這些信息。

3 平臺模塊組成

RM-IETM主要包括工程管理、目錄樹管理、頁面管理、手冊發布和手冊瀏覽5個功能模塊，如圖2所示。

圖2 RM-IETM設計軟件功能模塊

軟件分為6個部分：手冊目錄樹、檢索和索引頁面、功能菜單、頁面組、頁面編輯區和可交互三維模型區。

a.手冊目錄樹。以樹狀的方式，將發布工程中包含的Pro/E產品設計相關結果和文件組織起來，通過對目錄樹的操作，實現內容的添加、刪除和修改等。目錄樹是三維設計手冊環境中輸入和瀏覽手冊信息的基本結構，也是三維設計手冊模型的基本組織形式，其數據邏輯結構如圖3所示。

b.檢索頁面和索引頁面。提供對全部內容的檢索和索引顯示功能，根據工作內容(維修對象、維修資源和故障現象等)的不同，自動定位至相關的手冊內容。

c.功能菜單。包括菜單欄和快捷按鈕欄，實現系統全部操作功能。

d.頁面組。對應樹節點，用來管理節點的內容。每一頁都可以在編輯區進行編輯瀏覽。

e.頁面編輯區。讓用戶編輯與當前選中節點對應的內容。用戶在“手冊目錄樹”中選中節點，則“頁面編輯區”顯示當前節點的內容，用戶可以對頁面的內容進行添加、刪除和修改等操作，包括Pro/E模型、裝配過程動畫、工藝圖、仿真視頻和NC文件等。

圖3 目錄樹數據邏輯結構

f.可交互三維模型區。在脫離Pro/E環境的情況下，瀏覽Pro/E設計的三維模型，并與其進行實時交互，如縮放、旋轉、拖拽、裝配和維修過程演示，產品展示，NC加工過程回放等。

4 手冊設計及發布

基于RM-IETM進行雷達維修三維交互式電子技術手冊的設計和發布。設計過程主要包括工程文件的創建、三維模型的導入和維修資料的分類輸入，包括文本、圖片和動畫文件等。

手冊設計完成后，將手冊轉換成HTML格式，包括了關聯性的數據和輕量化的Pro/E模型。發布后的手冊可通過IE瀏覽器瀏覽手冊全部內容。在Pro/E的動畫文件可以與指定的頁面相關聯；發布后可播放這些動畫，并進行暫停、單步和回放畫面等實時交互操作。除此之外，對模型可進行縮放、旋轉和拖拽，并選擇缺省的關聯視圖方向、爆炸視圖、位置、縮放比例和標注信息。

5 結束語

交互式電子技術手冊是在裝備保障現代化實施過程中的一項重要舉措[4]。針對雷達傳統維修存在的弊端，提出了3D技術容器式嵌入方法，即搭建交互式電子技術手冊設計通用平臺，能夠承載文本、圖片、三維模型、視頻、音頻和機構仿真動畫等多種形式雷達維修信息。

[1] 張月雷.航空維修IETM關鍵技術研究和應用框架設計[D].南京:南京航空航天大學，2008.

[2] 李宗亮.基于S1000D標準的IETM系統技術研究[D].廣東:廣東工業大學，2006.

[3] 楊永建.面向民航設備維護的交互式電子技術手冊系統研究[D].成都：電子科技大學，2009.

[4] 張丕宇，杜連勇，李勝光.交互式電子手冊在裝備全壽命保障中的應用研究[J].科技信息，2009(32):363-364.

Research on Design of Three-dimensional Interactive Electronic Technical Manualfor Radar Maintenance

LEIMing1，CHENGWusi1，ZHANGHongqi1，ZHANGPing2，ZHANGXiaolu2

(1.No.38Research Institute of CETC，Hefei 230088，China；2.China Productivity Center for Machinery，Beijing 100044，China)

Aim at poor readability and many varieties of radar maintenance，presents a method of implanting 3D display by embeddable platform，and elaborates design process，function realizing and modules constitution. Finally，the software of three-dimensional interactive electronic technical manual design is developed.

radar maintenance; 3D-IETM; embeddable platform; software of manual design

2014-06-05

國防基礎科研重大項目(A1120131044)；國防技術基礎計劃資助項目(Z312012B001，B3120131100)；國家科技支撐計劃課題(2012BAK28B02)

TP391; TN95

A

1001-2257(2014)10-0003-03

雷鳴(1963-)，男，江蘇南京人，高級工程師，主要從事雷達結構總體設計工作。