專利名稱：起重機(jī)模擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種起重機(jī)(包括汽車起重機(jī)、履帶起重機(jī)、塔式起重機(jī))模擬操作培訓(xùn) 系統(tǒng)，屬模擬系統(tǒng)。是針對(duì)培訓(xùn)起重機(jī)駕駛員而開(kāi)發(fā)的一種模擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)，國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)著國(guó)內(nèi)工程機(jī)械的發(fā)展。工程 起重機(jī)行業(yè)也同其它工程機(jī)械一樣發(fā)展迅速。同樣帶動(dòng)了對(duì)起重機(jī)駕駛員的需求。目前對(duì) 駕駛學(xué)員的培訓(xùn)通常是在前期理論課結(jié)束后，就進(jìn)行實(shí)際上機(jī)操作訓(xùn)練，學(xué)習(xí)駕駛操作技 能、技巧。但起重機(jī)的各種操作技能、技巧是通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)際上機(jī)訓(xùn)練才可以熟練掌握的。 這種訓(xùn)練方式存在著很多問(wèn)題，例如成本大、耗材高等缺點(diǎn)，在訓(xùn)練過(guò)程中受到時(shí)間、條 件的限制，造成學(xué)員不能熟練掌握起重機(jī)的操作技能、技巧，給以后的實(shí)際工作帶來(lái)許多 的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種起重機(jī)(包括汽車起重機(jī)、履帶起重機(jī)、塔式起重機(jī))模擬操作培訓(xùn) 系統(tǒng)，用于起重機(jī)駕駛員在訓(xùn)練過(guò)程中的模擬操作練習(xí)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下 一種起重機(jī)模擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，包括起重機(jī)模擬操作臺(tái)、用 于獲取各操作部件信號(hào)的傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)、 一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)、二級(jí)信號(hào)處理用可編程控 制器(由主板、主板電器處理單元、存儲(chǔ)單元組成)和圖像顯示系統(tǒng)；模擬操作臺(tái)安裝有 下述模擬操作部件:主巻筒離合器操縱桿、副巻筒離合器操縱桿、主巻筒制動(dòng)器踏板、副 巻筒制動(dòng)器踏板、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操縱桿、吊臂伸縮操縱桿、吊臂起落操縱桿、吊鉤升降操縱'' 回轉(zhuǎn)制動(dòng)器踏板、油門(mén)踏板；上述各模擬操作部件均各連接一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的傳感系統(tǒng)或開(kāi) 關(guān)，傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)并通過(guò)數(shù)據(jù)線與一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)連接，將獲取的各模擬操作部件機(jī) 械動(dòng)作電信號(hào)傳輸給一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)，一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)將信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 后通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞給二級(jí)信號(hào)處理用可編程控制器，可編程控制器通過(guò)圖形信號(hào)數(shù)據(jù)線 與顯示系統(tǒng)連接，將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給顯示器并顯示起重機(jī)即時(shí)各種操作動(dòng)作畫(huà)面。
所述的一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)是信號(hào)放大電路和與信號(hào)放大電路連接的將放大后的模擬 電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的A / D轉(zhuǎn)換器；或者是具有信號(hào)放大和A / D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)。
模擬操作部件采用與真機(jī)相同的硬件設(shè)備;系統(tǒng)軟件包含起重機(jī)(包括汽車起重機(jī)、
履帶起重機(jī)、塔式起重機(jī))模擬操作軟件系統(tǒng)，通過(guò)按鍵進(jìn)行選擇視角模式，起重機(jī)種類
的選擇等，從而進(jìn)行起重機(jī)各種作業(yè)課題的操作與學(xué)習(xí)；軟件操作系統(tǒng)的顯示視角采用駕 駛室內(nèi)部視角模式和駕駛室外部視角模式兩種。
學(xué)員在模擬操作臺(tái)上操作，當(dāng)各種模擬操作部件被操作時(shí)，會(huì)觸到所設(shè)置的傳感觸點(diǎn) 或開(kāi)關(guān)，該傳感觸點(diǎn)或開(kāi)關(guān)使所對(duì)應(yīng)的電路接通產(chǎn)生電流，傳遞給一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)，信 號(hào)經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后采用數(shù)據(jù)線傳遞給可編程控制器，可編程控制器處理后通過(guò) 數(shù)據(jù)接口再將信號(hào)傳遞給圖象顯示系統(tǒng)，圖象顯示系統(tǒng)在視景數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出對(duì)應(yīng)的視景， 并生成模擬的工作環(huán)境場(chǎng)景，將同步圖形顯示在顯示系統(tǒng)上。
本發(fā)明的有益效果是可以模擬起重機(jī)(包括汽車起重機(jī)、履帶起重機(jī)、塔式起重機(jī)) 的各種作業(yè)課題、實(shí)際工作中的環(huán)境及任務(wù)等，增加學(xué)員的訓(xùn)練時(shí)間，在提高培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教 學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，降低培訓(xùn)成本節(jié)約能源。系統(tǒng)配合聲音、圖像、動(dòng)漫及互動(dòng)視景設(shè)備，培 養(yǎng)學(xué)員在實(shí)際操縱起重機(jī)前，熟練掌握起重機(jī)操作的技能和技巧。


下面結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是操作臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中1、主巻筒離合器操縱桿；2、副巻筒離合器操縱桿；3、主巻筒制動(dòng)器踏板； 4、副巻筒制動(dòng)器踏板；5、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操縱桿；6、吊臂伸縮操縱桿；7、吊臂起落操縱桿； 8、吊鉤升降操縱桿；9、模擬操作臺(tái)；10、回轉(zhuǎn)制動(dòng)器踏板；11、油門(mén)踏板；12、傳感系 統(tǒng)或開(kāi)關(guān)；14、數(shù)據(jù)線；15、一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)；16、可編程控制器；17、顯示系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，該系統(tǒng)由模擬機(jī)操作部件、傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)12、 一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)15、 可編程控制器16 (由主板、主板電器處理單元、存儲(chǔ)單元)和顯示系統(tǒng)17組成。 一級(jí)信 號(hào)處理系統(tǒng)15采用了具有信號(hào)放大和A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)，操作臺(tái)的操作部件動(dòng)作 通過(guò)傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)收集信號(hào)后，經(jīng)信號(hào)數(shù)據(jù)線傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)將來(lái)自傳感系統(tǒng)的 信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后通過(guò)數(shù)據(jù)接口輸入可編程控制器，可編程控制器經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處 理后通過(guò)顯示系統(tǒng)將操作動(dòng)作同步顯示在屏幕上。
打開(kāi)模擬器主電源開(kāi)關(guān)后，啟動(dòng)可編程控制器(由主板、主板電器處理單元、存儲(chǔ)單 元組成)和圖形顯示器，使得采集整理的起重機(jī)工作時(shí)的動(dòng)作畫(huà)面同步顯示在屏幕上。
如圖2所示，模擬操作臺(tái)9上安裝下述模擬操作部件主巻筒離合器操縱桿l、副巻 筒離合器操縱桿2、主巻筒制動(dòng)器踏板3、副巻筒制動(dòng)器踏板4、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操縱桿5、吊臂 伸縮操縱桿6、吊臂起落操縱桿7、吊鉤升降操縱桿8、回轉(zhuǎn)制動(dòng)器踏板10和油門(mén)踏板11;
在各操作部件下面均安裝一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的的傳感系統(tǒng)12，例如在各模擬操作部件的下 端各裝有連接操作部件動(dòng)作的電觸點(diǎn)，通過(guò)電路觸點(diǎn)的連接，形成閉環(huán)電路，通過(guò)產(chǎn)生的 電流判斷各種模擬操作部件的操作動(dòng)作。各傳感系統(tǒng)收集模擬操作部件動(dòng)作產(chǎn)生的信號(hào)數(shù) 據(jù)，通過(guò)電路連接，形成閉環(huán)電路，通過(guò)電流信號(hào)判斷各種模擬操作部f^的操作動(dòng)作。也 可以用開(kāi)關(guān)代替?zhèn)鞲邢到y(tǒng)收集信號(hào)。各傳感系統(tǒng)與工作臺(tái)上與之對(duì)應(yīng)的操作部件連接并通 過(guò)數(shù)據(jù)線與單片機(jī)連接，將各模擬操作部件機(jī)械動(dòng)作信號(hào)傳輸給一級(jí)信號(hào)處理用單片機(jī)， 單片機(jī)將處理后的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞給二級(jí)信號(hào)處理用可編程控制器，可編程控制器 通過(guò)圖形信號(hào)數(shù)據(jù)線與顯示系統(tǒng)連接,將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給顯示器并顯示起重機(jī)即時(shí)各 種操作動(dòng)作畫(huà)面。
工作原理和操作過(guò)程舉例說(shuō)明如下
將操作回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操縱桿5向后拉起或向前推出，與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操縱桿5相連的傳感系統(tǒng) 或開(kāi)關(guān)12通過(guò)電路觸點(diǎn)的連接，形成閉環(huán)電路，通過(guò)電流判斷回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操縱桿5的操作 動(dòng)作；傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)收集的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳遞到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)一級(jí)處理器單片機(jī)處理 信息后，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進(jìn)行二級(jí)數(shù)據(jù)處理，最終在顯示系統(tǒng)上顯 示出起重機(jī)的左回轉(zhuǎn)及右回轉(zhuǎn)動(dòng)作。
將操作吊臂伸縮操縱桿6向后拉起或向前推出，與吊臂伸縮操縱桿6相連的操作吊臂 伸縮操縱桿傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)12通過(guò)電路觸點(diǎn)的連接，形成閉環(huán)電路，通過(guò)電流判斷吊臂 伸縮操縱桿6的操作動(dòng)作；傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)12收集的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳遞到單片機(jī)，經(jīng) 過(guò)一級(jí)處理器單片機(jī)處理信息后，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進(jìn)行二級(jí)數(shù)據(jù)處 理，最終在顯示系統(tǒng)上顯示出起重機(jī)伸或縮二、三、四節(jié)吊臂的動(dòng)作。
將操作吊臂起落操縱桿7向后拉起或向前推出，與吊臂起落操縱桿7相連的操作吊臂 起落操縱桿傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)12通過(guò)電路觸點(diǎn)的連接，形成閉環(huán)電路，通過(guò)電流判斷吊臂 起落操縱桿7的操作動(dòng)作；傳感器或開(kāi)關(guān)收集的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳遞到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)一級(jí) 處理器單片機(jī)處理信息后，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進(jìn)行二級(jí)數(shù)據(jù)處理，最
終在顯示系統(tǒng)上顯示出起重機(jī)吊臂起落的動(dòng)作。
將操作吊鉤升降操縱桿8向后拉起或向前推出，與吊鉤升降操縱桿8相連的操作吊鉤 升降操縱桿傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)通過(guò)電路觸點(diǎn)的連接，形成閉環(huán)電路，通過(guò)電流判斷吊鉤升降 操縱桿8的操作動(dòng)作；傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)收集的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳遞到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)一級(jí)處 理器單片機(jī)處理信息后，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進(jìn)行二級(jí)數(shù)據(jù)處理，最終
在顯示系統(tǒng)上顯示出起重機(jī)吊鉤升降的動(dòng)作。
當(dāng)踩下油門(mén)踏板11時(shí),下面安裝的油門(mén)踏板傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)12通過(guò)電路觸點(diǎn)的連接，形成閉環(huán)電路，通過(guò)電流判斷油門(mén)踏板11的操作動(dòng)作；油門(mén)踏板傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)收集的 信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳遞到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)一級(jí)處理器單片機(jī)處理信息后，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞到 可編程控制器，并進(jìn)行二級(jí)數(shù)據(jù)處理，最終在顯示系統(tǒng)上顯示出起重機(jī)相對(duì)應(yīng)的在不同速 度下的工作狀態(tài)，達(dá)到真實(shí)直觀的目的。
其他各模擬操作部件動(dòng)作原理如上所述,所對(duì)應(yīng)操作動(dòng)作真實(shí)模擬實(shí)際設(shè)備運(yùn)行工作 狀態(tài)，通過(guò)顯示系統(tǒng)寬闊的直觀視野再現(xiàn)操作的真實(shí)性。不一一詳述。
該模擬系統(tǒng)的軟件操作系統(tǒng)包含模擬操作室內(nèi)部和模擬操作室外部?jī)煞N操作視角模式。
單片機(jī)也可以通過(guò)其它數(shù)據(jù)接口與可編程控制器(由主板、主板電器處理單元、存儲(chǔ) 單元組成)連接。
本發(fā)明也可以不使用可編程控制器(由主板、主板電器處理單元、存儲(chǔ)單元組成)， 通過(guò)在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)可編程控制器的功能；也可以不使用傳感系統(tǒng)來(lái)收集數(shù)據(jù)信息，采用 開(kāi)關(guān)收集數(shù)據(jù)信息。
權(quán)利要求
1、一種起重機(jī)模擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于包括起重機(jī)模擬操作臺(tái)、用于獲取各操作部件信號(hào)的傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)、一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)、二級(jí)信號(hào)處理用可編程控制器和圖像顯示系統(tǒng)；模擬操作臺(tái)(9)上安裝下述模擬操作部件主卷筒離合器操縱桿(1)、副卷筒離合器操縱桿(2)、主卷筒制動(dòng)器踏板(3)、副卷筒制動(dòng)器踏板(4)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操縱桿(5)、吊臂伸縮操縱桿(6)、吊臂起落操縱桿(7)、吊鉤升降操縱桿(8)、回轉(zhuǎn)制動(dòng)器踏板(10)、油門(mén)踏板(11)；在各模擬操作部件下面均安裝有與之對(duì)應(yīng)的傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)，傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)(12)與模擬操作臺(tái)(9)上的上述各模擬操作部件連接并通過(guò)數(shù)據(jù)線(14)與一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)(15)連接，將獲取的各模擬操作部件機(jī)械動(dòng)作電信號(hào)傳輸給一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)(15)，一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)(15)將信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞給二級(jí)信號(hào)處理用可編程控制器(16)，可編程控制器(16)通過(guò)圖形信號(hào)數(shù)據(jù)線與顯示系統(tǒng)(17)連接，將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給顯示器并顯示起重機(jī)即時(shí)各種操作動(dòng)作畫(huà)面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機(jī)模擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于一級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng) 是信號(hào)放大電路和與信號(hào)放大電路連接的將放大后的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的A/D 轉(zhuǎn)換器；或者是具有信號(hào)放大和A/D轉(zhuǎn)換功熊的單片機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機(jī)模擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于操作系統(tǒng)的視角采 用駕駛室內(nèi)部視角模式和駕駛室外部視角模式兩種視角模式。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的起重機(jī)模擬操作培訓(xùn)裝置系統(tǒng)，其特征在于單片機(jī)也可以通過(guò)其它數(shù)據(jù)接口與可編程控制器連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的起重機(jī)模擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)在不使用 可編程控制器的情況下，在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)可編程控制器的功能。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機(jī)模擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于各模擬操作部件采 用與真機(jī)相同的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種起重機(jī)模擬操作培訓(xùn)系統(tǒng)，屬模擬系統(tǒng)。包括模擬操作部件、傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)、可編程控制器、圖像顯示系統(tǒng)。各傳感系統(tǒng)或開(kāi)關(guān)通過(guò)數(shù)據(jù)線與一級(jí)信號(hào)處理器單片機(jī)連接，單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)接口與可編程控制器連接，可編程控制器通過(guò)圖形數(shù)據(jù)線與顯示系統(tǒng)連接。操作臺(tái)操作部件的各種動(dòng)作通過(guò)傳感器或開(kāi)關(guān)收集信號(hào)后，經(jīng)信號(hào)數(shù)據(jù)線傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)后通過(guò)數(shù)據(jù)接口輸入可編程控制器，可編程控制器經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后通過(guò)顯示系統(tǒng)將起重機(jī)的各種操作動(dòng)作同步顯示在屏幕上。優(yōu)點(diǎn)可以模擬起重機(jī)的各種作業(yè)課題；顯示出逼真的工作環(huán)境、場(chǎng)地及工作任務(wù)；增加學(xué)員的訓(xùn)練時(shí)間，降低培訓(xùn)風(fēng)險(xiǎn)；在提高培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)降低培訓(xùn)成本。
文檔編號(hào)G09B9/00GK101354841SQ200810195970
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者宏 李 申請(qǐng)人:宏 李