СПОСОБ ОБУЧЕНИЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕМУ КОНТРОЛЮ Российский патент 2022 года по МПК G09B9/00 

Область применения

Изобретение относится к обучающим компьютерным системам и предназначено для организации индивидуального рабочего места обучающегося видам и методам неразрушающего контроля [1] на основе использования аппаратных средств и информационных технологий виртуальной реальности.

Уровень техники

Анализ имеющихся данных показывает, что в настоящий момент известен и повсеместно используется аудиторный способ обучения с учителем [2-7], включающий контроль усвоения учениками учебного материала в процессе обучения, согласно установленной классификации видов и методов неразрушающего контроля [1], используются физические объекты контроля, а также - физическое оборудование для их неразрушающего контроля [5].

При аудиторном способе обучения теоретические занятия с учителем осуществляются в специально оборудованных лекционных аудиториях с наличием меловых или интерактивных досок, проекционного и мультимедийного оборудования [3].

Отработка практических навыков происходит в специально оборудованных лабораториях по видам и методам неразрушающего контроля, к которым предъявляются специфические требования по промышленной и радиационной безопасности. Лаборатории снабжены специализированной инфраструктурой помещений, оснащены дорогостоящим технологическим оборудованием, приборами и инструментами, физическими объектами и расходными материалами для выполнения неразрушающего контроля, согласно установленной классификации по их видам и методам [3-6].

Недостатками аудиторного способа обучения являются: ограниченный охват аудитории обучаемых, потребность в аудиторном фонде и специализированных лабораторных помещениях, потребность в оснащении специализированной мебелью, проекционным, мультимедийным и технологическим оборудованием, приборами и инструментами, расходными материалами для выполнения неразрушающего контроля, согласно установленной классификации по их видам и методам. Кроме того, существенным недостатком является наличие промышленных отходов как результата неразрушающего контроля и их последующей утилизации согласно категориям промышленных отходов.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков ближайшего аналога. Техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является применение технологии виртуальной реальности, повышение эффективности обучения и контроля знаний обучающегося за счет сокращения материальных и временных затрат на весь цикл обучения, благодаря использованию цифровых образовательных ресурсов в виде подготовленных и загруженных в персональный компьютер дидактических материалов, цифровых двойников объектов контроля и оборудования для их неразрушающего контроля в виртуальной среде.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе создается и на практике применяются цифровые образовательные ресурсы в виде подготовленных и загруженных в персональный компьютер дидактических материалов, цифровых двойников объектов контроля, технологического оборудования, приборов и инструментов для их неразрушающего контроля в виртуальной среде.

На фиг. 1 отображены субъект и объекты, задействованные в процессе обучения неразрушающему контролю в виртуальной среде.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Пользователь 1, он же обучаемый или тестируемый, при помощи клавиатуры 3 и манипулятора мышь 4 регистрируется в прикладном программном обеспечении (ПО), предварительно установленном и настроенном на накопителе на жестком магнитном носителе или твердотельном накопителе, находящемся внутри персонального компьютера 2. Прикладное программное обеспечение помимо исполняемых бинарных файлов содержит в своем составе загруженные в персональный компьютер структурированные цифровые дидактические материалы, двойники объектов контроля и оборудование для их неразрушающего контроля в среде виртуальной реальности. Пользователем 1 при помощи манипулятора мыши 4 активирует работу прикладного программного обеспечения, при этом на экране персонального компьютера 2 манипулятором мышь 4 осуществляется выбор вида и метода неразрушающего контроля при помощи переключателя -элемента интерфейса, который позволяет пользователю 1 выбрать одну опцию (пункт) из предопределенного набора (группы). Далее, пользователем 1 осуществляется выбор типа рабочей сессии, этом может быть либо обучение, либо контроль знаний. По окончании процедуры выбора сессии и загрузки соответствующего контента в оперативную память персонального компьютера 2, активируется акустическая система 5, через которую осуществляется вывод голосовых сообщений о последовательности и ходе выполнения сессионных заданий. В качестве акустической системы 5 могут выступать наушники, работающие в комплекте со шлемом виртуальной реальности 6. Затем, пользователь 1 надевает на голову шлем виртуальной реальности 6, на экранную часть которого проецируется изображение виртуальных сцен прикладного программного обеспечения. После чего из места постоянного хранения в левую и правую руку он берет манипуляторы джойстики 7 для управления объектами виртуальных сцен при обучении или контроле знаний по избранному виду и методу неразрушающего контроля. Далее, согласно предопределенной алгоритмом работы прикладного программного обеспечения сценарной последовательности действий пользователь 1 при помощи навигационных клавиш манипуляторов джойстиков 7 проход этапы выполнения заданий, о чем ему сообщает акустическая система 5. Взаимодействие с цифровым объектом контроля и виртуальным оборудованием неразрушающего контроля осуществляется пользователем 1 при помощи визуальных сцен, транслируемых в шлем виртуальной реальности 6 и манипуляторов джойстиков 7. Прохождение каждого из этапов задания фиксируется в виде информационной записи алфавитно-цифровой последовательности в базе данных, расположенной на накопителе на жестком магнитном носителе или твердотельном накопителе, находящемся внутри персонального компьютера 2. Пользователь 1 имеет возможность повторного прохождения этапа обучения или контроля знаний при наличии достаточного для этого временного ресурса и до момента его фиксации по команде с манипуляторов типа джойстик 7 в прикладном программном обеспечении. По окончании обучения или контроля знаний пользователя 1, вся информация о рабочей сессии и полученных результатах сохраняется в базе данных, расположенной на накопителе на жестком магнитном носителе или твердотельном накопителе, находящемся внутри персонального компьютера 2, после чего в автоматическом режиме формируются итоговые экзаменационные документы, которые распечатываются на устройстве печати 8. Далее, пользователь 1 снимает со своей головы шлем виртуальной реальности 6, возвращает на место постоянного хранения манипуляторы джойстики 7 и посредством манипулятора мышь 4 завершает рабочую сессию с прикладным программным обеспечением, загруженным в оперативную память персонального компьютера 2.

Последовательности действий пользователя при обучении неразрушающему контролю в виртуальной среде представлена на фиг. 2.

В результате применения предлагаемого способа и подготовленного дидактического обеспечения с цифровыми двойниками для каждого вида неразрушающего контроля, реализованного на его основе, обучение происходит с каждым обучаемым в индивидуальном режиме, в виртуальной среде с фиксацией промежуточных и окончательных результатов в файловом хранилище данных с целью их последующего использования для интеллектуализации процесса обучения и контроля знаний, а так же - для расширения спектра применимости программно-аппаратных решений виртуальной реальности на основе применения сетевых протоколов и телекоммуникационных решений.

Нормативные ссылки

1. ГОСТ Р 56542-2019 Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. М., 2019. 12 с. (Система стандартов по неразрушающему контролю).

2. Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения: Справочное пособие. Серия 28. Выпуск 4 / Колл. авт. - М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003 - 392 с.

3. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. Ковалев и др.; под ред. В.В. Клюева. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 2003, 656 с. ил.

4. Науменко, А.П. Введение в техническую диагностику и неразрушающий контроль: учеб. пособие / А.П. Науменко; Минобрнауки России, ОмГТУ. -Омск: Изд-во ОмГТУ, 2019 - 152 с: ил.

5. Неразрушающий контроль [Электронный ресурс]: учебное пособие для студентов бакалавриата направлений 27.03.02 «Управление качеством», 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» и студентов магистратуры направления 15.04.06 «Мехатроника и робототехника»: в 2 ч. / К.П. Латышенко, А.А. Чуриков, СВ. Пономарев, А.Г. Дивин, Н.А.Конышева. -Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2016-2 электрон, опт.диска (CD-ROM). - Системные требования: ПК не ниже класса Pentium II; CD-ROM-дисковод; Windows 95/98/ХР; мышь. - загл. с экрана.

6. Каневский, И.Н. Неразрушающие методы контроля: учеб. пособие / И.Н. Каневский, Е.Н. Сальникова. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007 - 243 с.

7. Новокрещенов, В.В. Неразрушающий контроль сварных соединений в машиностроении: учеб. пособие для академического бакалавриата / В.В. Новокрещенов, Р.В. Родякина; под науч. ред. Н.Н. Прохорова. - 2-е изд., испр. и доп.- М.: Издательство Юрайт, 2019 - 301 с. - (Серия: Бакалавр. Академический курс).

8. https://www.iconfinder.com/

Изобретение относится к обучающим компьютерным системам, предназначено для индивидуального обучения различным видам и методам неразрушающего контроля на основе применения информационных технологий виртуальной реальности. Способ обучения неразрушающему контролю путем моделирования и визуализации последовательности действий обучаемого включает подготовительную стадию, стадию обучения с использованием полученных форм и стадию контроля усвоения изучаемой информации. На подготовительной стадии изучаемая информация, сформированная из источников знаний, записывается на носитель информации посредством формирования визуально изучаемой информации. На стадии обучения выбирается вид и методы неразрушающего контроля, а также выбор типа рабочей сессии между обучением и контролем знаний. Этапы заданий выполняются согласно предопределенной алгоритмом работы прикладного программного обеспечения сценарной последовательности действий при помощи навигационных клавиш манипуляторов джойстиков, о чем сообщается акустической системой, работающей в комплекте со шлемом виртуальной реальности. При этом прохождение каждого из этапов задания фиксируется в виде информационной записи. По итогам формируются итоговые экзаменационные документы. Повышается уровень подготовки обучаемого. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обучения неразрушающему контролю путем моделирования и визуализации последовательности действий обучаемого, включающий подготовительную стадию, на которой изучаемую информацию, сформированную из источников знаний, записывают на носитель информации посредством формирования визуально изучаемой информации, стадию обучения с использованием полученных форм и стадию контроля усвоения изучаемой информации, отличающийся тем, что на стадии обучения дополнительно:

осуществляют выбор вида и метода неразрушающего контроля; осуществляют выбор типа рабочей сессии между обучением и контролем знаний;

активируют акустическую систему (5), работающую в комплекте со шлемом виртуальной реальности (6) и через которую осуществляется вывод голосовых сообщений о последовательности и ходе выполнения сессионных заданий;

посредством шлема виртуальной реальности (6), на его экранную часть проецируют изображение виртуальных сцен прикладного программного обеспечения;

выполняют этапы заданий, согласно предопределенной алгоритмом работы прикладного программного обеспечения сценарной последовательности действий при помощи навигационных клавиш манипуляторов джойстиков (7), о чем сообщается акустической системой, при этом прохождение каждого из этапов задания фиксируется в виде информационной записи;

формируют итоговые экзаменационные документы.

2. Способ обучения по п. 1, отличающийся тем, что при выборе вида и метода неразрушающего контроля осуществляют выбор магнитного вида неразрушающего контроля.

3. Способ обучения по п. 1, отличающийся тем, что при выборе вида и метода неразрушающего контроля осуществляют выбор электрического вида неразрушающего контроля.

4. Способ обучения по п. 1, отличающийся тем, что при выборе вида и метода неразрушающего контроля осуществляют выбор вихретокового вида неразрушающего контроля.

5. Способ обучения по п. 1, отличающийся тем, что при выборе вида и метода неразрушающего контроля осуществляют выбор радиоволнового вида неразрушающего контроля.

6. Способ обучения по п. 1, отличающийся тем, что при выборе вида и метода неразрушающего контроля осуществляют выбор теплового вида неразрушающего контроля.

7. Способ обучения по п. 1, отличающийся тем, что при выборе вида и метода неразрушающего контроля осуществляют выбор оптического вида неразрушающего контроля.

8. Способ обучения по п. 1, отличающийся тем, что при выборе вида и метода неразрушающего контроля осуществляют выбор радиационного вида неразрушающего контроля.

9. Способ обучения по п. 1, отличающийся тем, что при выборе вида и метода неразрушающего контроля осуществляют выбор акустического вида неразрушающего контроля.

10. Способ обучения по п. 1, отличающийся тем, что при выборе вида и метода неразрушающего контроля осуществляют выбор молекулярного, а именно, проникающими веществами вида неразрушающего контроля.