CN106782022A - 六自由度岸桥起重机模拟器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于操作训练领域，特别涉及一种六自由度岸桥起重机模拟器。包括驾驶室操作***、信号采集***、PLC运动控制器逻辑控制***、动力学数学模型、教员控制台***和虚拟现实***；教员控制台***为整个模拟器的控制者，同时它也是数据传输的中转站能够接收和传递数据；信号采集***用于采集驾驶室操作***的操作数据；PLC运动控制器逻辑控制***根据操作数据模拟实际工作中的电气参数指标；动力学数学模型根据操作数据模拟起重机的各种物理特性参数；虚拟现实***用于提供操作者虚拟现实环境。其优点是：本发明采取先进的***集成，实现了机—电一体化的***集成，让训练者在高度仿真的模拟环境下进行起重机技能高效训练。

Description

六自由度岸桥起重机模拟器
技术领域
本发明属于操作训练领域，特别涉及一种六自由度岸桥起重机模拟器。
背景技术
目前，教育培训领域正发生重大技术性变化，主要表现在传统教育培训资源向现代教育培训资源的转变。而仿真模拟技术在这单起着标志性的核心作用。在港口物流这一行业中，起重机是装卸货物的主要设备，也是容易出安全事故的设备。一般的起重机模拟器具有训练台(激振***、驾驶室***)、教员台(教练员***、监视***)和仿真模型(视觉***、音响***)3部分，是典型的半实物仿真训练器，要配置电控***，整个教学模拟***组成更复杂，仿真运动效果不够理想，虚拟环境也不够好，且价格高、故障多、可靠性低，缺乏推广价值。总体而言，现今的起重机培训模拟器存在诸多问题，如功能集成化低，仿真运动效果不够理想，视觉效果不够理想，沉浸性较低，动态模拟效果不够真实等缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种六自由度岸桥起重机模拟器，能够让训练者在高度仿真的模拟环境下进行起重机技能的高效训练。
本发明所采用的技术方案如下：
一种六自由度岸桥起重机模拟器：包括驾驶室操作***、信号采集***、PLC运动控制器逻辑控制***、动力学数学模型、教员控制台***和虚拟现实***；
所述教员控制台***为整个模拟器的控制者，各个部分的运作可由它通过发送命令数据来控制，同时它也是数据传输的中转站能够接收和传递数据；
所述信号采集***用于采集驾驶室操作***的操作数据；
所述PLC运动控制器逻辑控制***根据操作数据模拟实际工作中的电气参数指标；
所述动力学数学模型根据操作数据模拟起重机的各种物理特性参数；
所述虚拟现实***用于提供操作者虚拟现实环境；所述虚拟现实***包括用于实现图像模拟的视景***、声音模拟的音响***和座椅振动模拟的座椅振动控制***。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进：
进一步，所述座椅振动控制***采取六自由度全动平台仿真。
进一步，还包括指纹识别仪，用户通过所述指纹识别仪登录。
进一步，还包括摄像监控***，摄像监控***用于监控用户操作。
进一步，所述驾驶室操作***内配有立体眼镜。
进一步，还包括教学投影仪，所述教学投影仪用于教学投影。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：
1、本发明采取先进的***集成，应用计算机虚拟技术，结合自动化测控技术、实时监控技术、数据通讯技术，实现了机—电一体化的***集成，构建了国际先进水平的仿真操纵平台。
2、本发明的驾驶室操作***与实际起重机驾驶室一样大小，包括座椅、联动台、门窗、走道等，具有与实际一样的操作驾驶环境，实现同样的功能，提供了完整真实的驾驶操作环境。
3、本发明的虚拟现实***的视景***能提供高度的视景沉浸感，虚拟现实***的音响***能提供真实的音响效果，虚拟现实***的座椅振动控制***能提供真实的驾驶室动态特性，在六自由度运动平台的支撑下，驾驶室操作***的振幅、频率、方向等动态特性与对应的实际起重机一致；如此能高度模拟实际环境，能够感受到真实的操作过程，可以有效地和周围真实的环境进行互动，操作者会有身临其境的感觉。
4、本发明的所述教员控制台***为整个模拟器的控制者，各个部分的运作可由它通过发送命令数据来控制，同时它也是数据传输的中转站能够接收和传递数据，整体结构清晰，数据传输流畅，便于教员管理，远程维护模拟器，对学员操作管理，如设置各类参数和考试科目，设置故障考核点，实时跟踪训练轨迹，记录训练全过程及结果考核，并能回放训练过程，可发现需改进动作训练及方法等。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的六自由度岸桥起重机模拟器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据权利要求书和下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例
一种六自由度岸桥起重机模拟器，如图1所示，包括驾驶室操作***、信号采集***、PLC运动控制器逻辑控制***、动力学数学模型、教员控制台***和虚拟现实***；
所述教员控制台***为整个模拟器的控制者，各个部分的运作可由它通过发送命令数据来控制，同时它也是数据传输的中转站能够接收和传递数据；
所述信号采集***用于采集驾驶室操作***的操作数据；
所述PLC运动控制器逻辑控制***根据操作数据模拟实际工作中的电气参数指标；并可以通过指示灯***反应电气参数指标。
所述动力学数学模型根据操作数据模拟起重机的各种物理特性参数；包括提升、晃动，碰撞等，可以通过调整重力、摩擦力、速度、起什速度等参数，模拟各厂家型号的起重机。
所述虚拟现实***用于提供操作者虚拟现实环境；所述虚拟现实***包括用于实现图像模拟的视景***、声音模拟的音响***和座椅振动模拟的座椅振动控制***。
操作者通过视景***能够实现三维立体成像，大大提高临场感，使训练人员产生身临其境的感觉，同现实比例的画面效果，提高了的仿真度。
视景***能提供高度的视景沉浸感，用高清晰的场景画面和大型投影幕布环绕驾驶室操作***，操作者正常观察视角都有高清晰的作业场景画面，画面具有层次感，远景近景与实际相符；
音响***能提供真实的音响效果，能发出与实际场景和起重机工作相对应的声响，比如，大车行走的特殊鸣笛声、机器轰鸣声等，使司机有身临其境的感觉；
座椅振动控制***能提供真实的驾驶室动态特性。
其中，驾驶室操作***采用真实码头大型设备驾控司机操作工作界面及真机仿真的方式设计制作。驾驶室操作***内有操作联动台、投影屏等用于训练操作。
其中，所述教员控制台***采用先进的运动器控制，完全仿真按1：1设计，与真实设备的驾控操作器械完全一致。教师或管理人员可以远程维护模拟器，设置各类参数和考试科目，设置故障考核点，实时跟踪训练轨迹，记录训练全过程及结果考核，并能回放训练过程，可发现需改进动作训练及方法等。
教员控制台***能够接受来自***网络的数据，包括来自驾驶室操作***的数据，并实时发送给虚拟现实***以通过动力学模型来驱动。同时它接受虚拟现实***的反馈信息，并实时反馈信息和直接实时控制信号，以达到控制操作联动台及运动平台的目的。驾驶室操作***内有操作联动台、投影屏等用于训练操作。信号采集***直接与操纵台、运动平台相联，在控制两者的同时，接受它们的信息反馈。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进：
进一步，所述座椅振动控制***采取六自由度全动平台仿真。整个座椅完全与真实一致的同时，还增加了实操过程中可能产生的各况情真实感。在六自由度运动平台的支撑下，驾驶室操作***的振幅、频率、方向等动态特性与对应的实际起重机一致；驾驶室操作***整体结构可以跟随操作者的驾驶操作做不同方向的运动或晃动，操作者会有起重机工作产生的晃动感、加速感或制动感。
进一步，还包括指纹识别仪，用户通过所述指纹识别仪登录。
进一步，还包括摄像监控***，摄像监控***用于监控用户操作。
进一步，所述驾驶室操作***配有立体眼镜。操作者用来配合视景***使用，实现三维立体成像。
进一步，还包括教学投影仪，所述教学投影仪用于教学投影。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：
1、本发明采取先进的***集成。应用计算机虚拟技术，结合自动化测控技术、实时监控技术、数据通讯技术，实现了机—电一体化的***集成，构建了国际先进水平的仿真操纵平台。
2、本发明的驾驶室操作***与实际起重机驾驶室一样大小，包括座椅、联动台、门窗、走道等，具有与实际一样的操作驾驶环境，实现同样的功能，提供了完整真实的驾驶操作环境。
3、本发明的虚拟现实***的视景***能提供高度的视景沉浸感，虚拟现实***的音响***能提供真实的音响效果，虚拟现实***的座椅振动控制***能提供真实的驾驶室动态特性，在六自由度运动平台的支撑下，驾驶室操作***的振幅、频率、方向等动态特性与对应的实际起重机一致；如此能高度模拟实际环境，能够感受到真实的操作过程，可以有效地和周围真实的环境进行互动，操作者会有身临其境的感觉。
4、本发明的所述教员控制台***为整个模拟器的控制者，各个部分的运作可由它通过发送命令数据来控制，同时它也是数据传输的中转站能够接收和传递数据，整体结构清晰，数据传输流畅，便于教员管理，远程维护模拟器，对学员操作管理，如设置各类参数和考试科目，设置故障考核点，实时跟踪训练轨迹，记录训练全过程及结果考核，并能回放训练过程，可发现需改进动作训练及方法等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.六自由度岸桥起重机模拟器，其特征在于：包括驾驶室操作***、信号采集***、PLC运动控制器逻辑控制***、动力学数学模型、教员控制台***和虚拟现实***；
所述教员控制台***为整个模拟器的控制者，各个部分的运作可由它通过发送命令数据来控制，同时它也是数据传输的中转站能够接收和传递数据；
所述信号采集***用于采集驾驶室操作***的操作数据；
所述PLC运动控制器逻辑控制***根据操作数据模拟实际工作中的电气参数指标；
所述动力学数学模型根据操作数据模拟起重机的各种物理特性参数；
所述虚拟现实***用于提供操作者虚拟现实环境；所述虚拟现实***包括用于实现图像模拟的视景***、声音模拟的音响***和座椅振动模拟的座椅振动控制***。
2.根据权利要求1所述的六自由度岸桥起重机模拟器，其特征在于：所述座椅振动控制***采取六自由度全动平台仿真。
3.根据权利要求1所述的六自由度岸桥起重机模拟器，其特征在于：还包括指纹识别仪，用户通过所述指纹识别仪登录。
4.根据权利要求1所述的六自由度岸桥起重机模拟器，其特征在于：还包括摄像监控***，所述摄像监控***用于监控用户操作。
5.根据权利要求1所述的六自由度岸桥起重机模拟器，其特征在于：所述驾驶室操作***内配有立体眼镜。
6.根据权利要求1所述的六自由度岸桥起重机模拟器，其特征在于：还包括教学投影仪，所述教学投影仪用于教学投影。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108495106A (zh) * 2018-04-19 2018-09-04 上海海事大学 一种港口起重机模拟器视景***及其图像处理方法和***
CN108510831A (zh) * 2018-06-04 2018-09-07 上海振华重工(集团)股份有限公司 自动化桥吊远程操作模拟器
CN108877379A (zh) * 2018-09-10 2018-11-23 苏州大成有方数据科技有限公司 一种活动式工程模拟器的自动控制***
CN109036087A (zh) * 2018-09-10 2018-12-18 苏州大成有方数据科技有限公司 一种带三自由度平台的正面吊模拟设备
CN109087548A (zh) * 2018-09-10 2018-12-25 苏州大成有方数据科技有限公司 一种正面吊模拟器
CN109147454A (zh) * 2018-09-10 2019-01-04 苏州大成有方数据科技有限公司 一种工程模拟器的自动控制***
CN110310537A (zh) * 2019-06-26 2019-10-08 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种门式起重机虚拟吊装培训***及培训方法
CN110459119A (zh) * 2019-08-13 2019-11-15 李力 一种门式桥式起重机电气控制线路装调半实物训练***
CN110570744A (zh) * 2018-06-06 2019-12-13 中国石油化工股份有限公司 一种交互式起重作业仿真安全培训教学***
CN110675682A (zh) * 2019-09-24 2020-01-10 中国安全生产科学研究院 事故应急救援模拟协同训练装备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201048007Y (zh) * 2007-06-11 2008-04-16 上海海事大学 数学模型模块化的虚拟仿真训练器
CN203165265U (zh) * 2013-03-28 2013-08-28 周校平 一种通用型物流装备模拟训练装置
CN203276707U (zh) * 2013-05-24 2013-11-06 徐州硕博电子科技有限公司 多功能通用桥门式起重机模拟设备
CN103531051A (zh) * 2013-10-21 2014-01-22 武汉湾流新技术有限公司 一种起重机操作的虚拟现实训练方法及模拟器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201048007Y (zh) * 2007-06-11 2008-04-16 上海海事大学 数学模型模块化的虚拟仿真训练器
CN203165265U (zh) * 2013-03-28 2013-08-28 周校平 一种通用型物流装备模拟训练装置
CN203276707U (zh) * 2013-05-24 2013-11-06 徐州硕博电子科技有限公司 多功能通用桥门式起重机模拟设备
CN103531051A (zh) * 2013-10-21 2014-01-22 武汉湾流新技术有限公司 一种起重机操作的虚拟现实训练方法及模拟器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭新林: "港口大型起重机集成模拟器的开发与关键技术研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108495106A (zh) * 2018-04-19 2018-09-04 上海海事大学 一种港口起重机模拟器视景***及其图像处理方法和***
CN108510831A (zh) * 2018-06-04 2018-09-07 上海振华重工(集团)股份有限公司 自动化桥吊远程操作模拟器
CN110570744A (zh) * 2018-06-06 2019-12-13 中国石油化工股份有限公司 一种交互式起重作业仿真安全培训教学***
CN108877379A (zh) * 2018-09-10 2018-11-23 苏州大成有方数据科技有限公司 一种活动式工程模拟器的自动控制***
CN109036087A (zh) * 2018-09-10 2018-12-18 苏州大成有方数据科技有限公司 一种带三自由度平台的正面吊模拟设备
CN109087548A (zh) * 2018-09-10 2018-12-25 苏州大成有方数据科技有限公司 一种正面吊模拟器
CN109147454A (zh) * 2018-09-10 2019-01-04 苏州大成有方数据科技有限公司 一种工程模拟器的自动控制***
CN110310537A (zh) * 2019-06-26 2019-10-08 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种门式起重机虚拟吊装培训***及培训方法
CN110459119A (zh) * 2019-08-13 2019-11-15 李力 一种门式桥式起重机电气控制线路装调半实物训练***
CN110675682A (zh) * 2019-09-24 2020-01-10 中国安全生产科学研究院 事故应急救援模拟协同训练装备

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