CN101046926A - 一种起重机虚拟操纵系统 - Google Patents
一种起重机虚拟操纵系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101046926A CN101046926A CN 200710052009 CN200710052009A CN101046926A CN 101046926 A CN101046926 A CN 101046926A CN 200710052009 CN200710052009 CN 200710052009 CN 200710052009 A CN200710052009 A CN 200710052009A CN 101046926 A CN101046926 A CN 101046926A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crane
- processing unit
- computer processing
- button
- mounted display
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
本发明具体涉及一种起重机虚拟操纵系统。该系统包括起重机操纵箱1、摄像头2、头盔显示器3、位置跟踪器4、计算机处理单元5。起重机操纵箱1、摄像头2分别与计算机处理单元5的USB端口连接,头盔显示器3与计算机处理单元5的显卡接口连接,位置跟踪器4与计算机处理单元5的串口连接。其中:摄像头2固定在起重机操纵箱1上方,位置跟踪器4固定在头盔显示器3上,计算机处理单元5的显卡为支持3D功能的显卡。本发明具有较大的视野空间范围、视觉效果自然逼真、受训者能直接操作各种按钮元件并可获得真实受训体验。
Description
技术领域
本发明属于一种虚拟操纵系统,具体涉及一种起重机虚拟操纵系统。
背景技术
起重设备作为特种设备,从业人员必须经过严格的培训之后方能持证上岗。传统的培训多采用师傅带徒弟的方式,由于起重设备多处于高空环境,初学者直接在实际设备中进行操作往往具有极大的危险性,有些场合甚至会影响到生产单位的正常生产,导致巨大的经济损失。在这种背景下,利用模拟训练器进行培训逐渐成为起重机培训的重要手段。
目前,国外已经出现了一些商品化的起重机模拟训练器产品,荷兰、美国、加拿大、挪威、英国、新加坡等国相继开展了应用起重机模拟训练器进行起重机操纵培训的工作。起重机的模拟训练器多采用半实物仿真形式,主要包括操纵输入单元、计算机处理单元和效果输出单元。操纵输入单元一般采用真实的起重机司机室实物,内含控制台和座椅,受训者坐在司机室模型内的座椅上,可以模仿真实的动作操纵控制台上的各类元件。操纵信号进入计算机处理单元,生成起重机受控视景和声响并输出到效果输出单元。效果输出单元的主要组成部分是显示输出装置,布置在司机室前方,受训者观察其中的视景,获得受训体验。
前述的显示输出装置多采用大屏幕电视和多通道显示器的方式。大屏幕电视的视野范围较大,但只能以固定的视点方向观看视景,无法观察司机室左、右方向的视景效果;多通道显示器可以显示不同视点的视景,但显示器的屏幕一般不会太大,因此观察效果不尽如人意。综上,尽管这一类起重机模拟训练器具有真实的司机室环境,但用户并不能获得满意的视觉效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较大的视野空间范围、视觉效果自然逼真、受训者能直接操作各种按钮元件并可获得真实受训体验的起重机虚拟操纵系统。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:起重机虚拟操纵系统包括起重机操纵箱、摄像头、头盔显示器、位置跟踪器、计算机处理单元;起重机操纵箱、摄像头分别与计算机处理单元的USB端口连接,头盔显示器与计算机处理单元的显卡接口连接,位置跟踪器与计算机处理单元的串口连接。
所述的起重机操纵箱包含壳体、开关按钮组、警报灯和开关量信号采集卡,开关按钮组包括大车左行按钮、大车右行按钮、小车前行按钮、小车后行按钮、吊钩起升按钮、吊钩下降按钮和紧急开关按钮;起重机操纵箱的壳体上布置有开关按钮组和警报灯,开关按钮组中的各按钮和警报灯通过信号线连接到开关量信号采集卡上,开关量信号采集卡与计算机处理单元的USB端口相连。
所述的摄像头固定在起重机操纵箱上方;位置跟踪器固定在头盔显示器上,位置跟踪器与计算机处理单元的串口连接,用于捕捉受训者头部水平偏摆和竖直仰俯的位置信息。
所述的头盔显示器有两个液晶显示屏幕,两个显示液晶屏幕与计算机处理单元的显卡接口相连,计算机处理单元的显卡为支持3D功能的显卡。头盔显示器接受来自计算机处理单元的起重机工作视景信号,在头盔显示器的两个屏幕上实现立体显示。
由于采用上述技术方案,操纵动作信号、手部动作视频信号和头部位置信号分别被操纵箱、摄像头、位置跟踪器采集并传递给计算机处理单元进行分别处理。操纵动作信号被用来响应相应的事件,以驱动虚拟起重机模型实现相应的动作;头部位置信号被用来计算受训者在虚拟场景中的视点,以渲染正确的场景;手部动作视频信号中手部和起重机操纵箱面板的图像被提取出来,并作为纹理映射到虚拟的起重机工作场景中虚拟操纵箱的面板上。最后,计算机处理单元生成虚实结合的合成视景,并输出到头盔显示器上。
本发明虽省略了起重机司机室实物,但通过头盔显示器,受训者可以观察到虚拟的起重机司机室,受训者的观察视点被设置在虚拟司机室内部。进一步地说,受训者观察到的是增强虚拟的合成视景,既可以看到虚拟的起重机工作场景,又可以看到自己手部操作的真实画面,从而获得真实、自然的受训体验。
因此,本发明与现有的模拟训练器相比具有的优点是:视野连续,观察范围大,水平范围可达180°,仰俯范围可达120°,具有较大的空间视野范围;采用立体显示方式观察视景,立体感强,视觉效果自然逼真;受训地点灵活,受训环境要求低,不需要容纳起重机司机室实物的较大空间,受训者直接操作各种按钮元件并可获得真实受训体验。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述:
一种起重机虚拟操纵系统,包括起重机操纵箱1、摄像头2、头盔显示器3、位置跟踪器4、计算机处理单元5;起重机操纵箱1、摄像头2分别与计算机处理单元5的USB端口连接,头盔显示器3与计算机处理单元5的显卡接口连接,位置跟踪器4与计算机处理单元5的串口连接。其中:
操纵箱1包含壳体、开关按钮组、警报灯和开关量信号采集卡,开关按钮组包括大车左行按钮、大车右行按钮、小车前行按钮、小车后行按钮、吊钩起升按钮、吊钩下降按钮和紧急开关按钮;起重机操纵箱1的壳体上布置有开关按钮组和警报灯,开关按钮组中的各按钮和警报灯通过信号线连接到开关量信号采集卡上,开关量信号采集卡与计算机处理单元5的USB端口相连。
摄像头2固定在起重机操纵箱1上方;位置跟踪器4附着在头盔显示器3上,并连接到计算机处理单元5的串口上位置,跟踪器4用于捕捉受训者头部水平偏摆和竖直仰俯的位置信息。
头盔显示器有两个液晶显示屏幕,两个液晶显示屏幕与计算机的显卡接口相连,计算机处理单元5的显卡为支持3D功能的显卡。头盔显示器3被戴在受训者的头部,接受来自计算机处理单元5的起重机工作视景信号,在头盔显示器3的两个屏幕上实现立体显示。
本实施例的操纵动作信号、手部动作视频信号和头部位置信号分别被起重机操纵箱1、摄像头2、位置跟踪器4采集并传递给计算机处理单元5进行分别处理。最后,计算机处理单元5生成虚实结合的合成视景,并输出到头盔显示器3。
本实施例与现有的模拟训练器相比具有如下优点:视野连续,观察范围大,水平范围可达180°,仰俯范围可达120°,具有较大的空间视野范围;采用立体显示方式观察视景,立体感强,视觉效果自然逼真;受训地点灵活,受训环境要求低,不需要容纳起重机司机室实物的较大空间,受训者直接操作各种按钮元件并可获得真实受训体验。
Claims (5)
1、一种起重机虚拟操纵系统,其特征在于在包括起重机操纵箱1、摄像头2、头盔显示器3、位置跟踪器4、计算机处理单元5;起重机操纵箱1、摄像头2分别与计算机处理单元5的USB端口连接,头盔显示器3与计算机处理单元5的显卡接口连接,位置跟踪器4与计算机5的串口连接。
2、根据权利要求1所述的起重机虚拟操纵系统,其特征在于所述的起重机操纵箱1包含壳体、开关按钮组、警报灯和开关量信号采集卡,开关按钮组包括大车左行按钮、大车右行按钮、小车前行按钮、小车后行按钮、吊钩起升按钮、吊钩下降按钮和紧急开关按钮;起重机操纵箱1的壳体上布置有开关按钮组和警报灯,开关按钮组中的各按钮和警报灯通过信号线连接到开关量信号采集卡上,开关量信号采集卡与计算机处理单元5的USB端口相连。
3、根据权利要求1所述的起重机虚拟操纵系统,其特征在于所述的摄像头2固定在起重机操纵箱1上方。
4、根据权利要求1所述的起重机虚拟操纵系统,其特征在于所述的位置跟踪器4固定在头盔显示器3上。
5、根据权利要求1所述的起重机虚拟操纵系统,其特征在于所述的头盔显示器3有两个液晶显示屏幕,两个液晶显示屏幕与计算机处理单元5的显卡接口相连,计算机处理单元5的显卡为支持3D功能的显卡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 200710052009 CN101046926A (zh) | 2007-04-28 | 2007-04-28 | 一种起重机虚拟操纵系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 200710052009 CN101046926A (zh) | 2007-04-28 | 2007-04-28 | 一种起重机虚拟操纵系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101046926A true CN101046926A (zh) | 2007-10-03 |
Family
ID=38771493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 200710052009 Pending CN101046926A (zh) | 2007-04-28 | 2007-04-28 | 一种起重机虚拟操纵系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101046926A (zh) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101952877A (zh) * | 2007-12-21 | 2011-01-19 | 贝蒂尔·R.L.·伟杰菲尔特 | 电光应急视觉设备 |
CN102184655A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-09-14 | 四川省绵阳西南自动化研究所 | 虚实场景信号便携式处理平台 |
CN102663196A (zh) * | 2012-04-17 | 2012-09-12 | 中南大学 | 一种基于虚拟现实的汽车起重机吊装仿真方法 |
CN102662331A (zh) * | 2012-04-17 | 2012-09-12 | 中南大学 | 一种基于虚拟现实的汽车吊臂挠度的仿真方法 |
CN103794103A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-14 | 上海海事大学 | 一种便携式两通道港口起重机模拟器构建方法 |
CN104616558A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-05-13 | 山东建筑大学 | 一种塔式起重机模拟培训系统 |
CN105189327A (zh) * | 2014-03-28 | 2015-12-23 | 三菱重工机械科技株式会社 | 信息提示装置、起重机系统及信息提示方法 |
CN106952529A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-07-14 | 广东电网有限责任公司教育培训评价中心 | 变电站吊车作业安全演练方法、装置以及系统 |
CN108701425A (zh) * | 2016-01-14 | 2018-10-23 | 比伯拉赫利勃海尔零部件有限公司 | 起重机,建筑机械或工业卡车的模拟器 |
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系统 |
RU2730796C2 (ru) * | 2016-01-14 | 2020-08-26 | Либхерр-Верк Биберах Гмбх | Моделирующее устройство для крана, строительной машины или средства напольного транспорта |
-
2007
- 2007-04-28 CN CN 200710052009 patent/CN101046926A/zh active Pending
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101952877A (zh) * | 2007-12-21 | 2011-01-19 | 贝蒂尔·R.L.·伟杰菲尔特 | 电光应急视觉设备 |
CN101952877B (zh) * | 2007-12-21 | 2014-06-04 | 贝蒂尔·R.L.·伟杰菲尔特 | 电光应急视觉设备 |
CN102184655A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-09-14 | 四川省绵阳西南自动化研究所 | 虚实场景信号便携式处理平台 |
CN102663196A (zh) * | 2012-04-17 | 2012-09-12 | 中南大学 | 一种基于虚拟现实的汽车起重机吊装仿真方法 |
CN102662331A (zh) * | 2012-04-17 | 2012-09-12 | 中南大学 | 一种基于虚拟现实的汽车吊臂挠度的仿真方法 |
CN102663196B (zh) * | 2012-04-17 | 2014-04-16 | 中南大学 | 一种基于虚拟现实的汽车起重机吊装仿真方法 |
CN103794103A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-14 | 上海海事大学 | 一种便携式两通道港口起重机模拟器构建方法 |
CN103794103B (zh) * | 2014-02-26 | 2016-08-17 | 上海海事大学 | 一种便携式两通道港口起重机模拟器构建方法 |
CN105189327A (zh) * | 2014-03-28 | 2015-12-23 | 三菱重工机械科技株式会社 | 信息提示装置、起重机系统及信息提示方法 |
CN105189327B (zh) * | 2014-03-28 | 2017-03-15 | 住友重机械搬运系统工程株式会社 | 信息提示装置、起重机系统及信息提示方法 |
CN104616558A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-05-13 | 山东建筑大学 | 一种塔式起重机模拟培训系统 |
CN108701425A (zh) * | 2016-01-14 | 2018-10-23 | 比伯拉赫利勃海尔零部件有限公司 | 起重机,建筑机械或工业卡车的模拟器 |
RU2730796C2 (ru) * | 2016-01-14 | 2020-08-26 | Либхерр-Верк Биберах Гмбх | Моделирующее устройство для крана, строительной машины или средства напольного транспорта |
US11455905B2 (en) | 2016-01-14 | 2022-09-27 | Liebherr-Werk Biberach Gmbh | Simulator for crane, construction machine or industrial truck |
CN106952529A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-07-14 | 广东电网有限责任公司教育培训评价中心 | 变电站吊车作业安全演练方法、装置以及系统 |
CN106952529B (zh) * | 2017-05-25 | 2018-03-09 | 广东电网有限责任公司教育培训评价中心 | 变电站吊车作业安全演练方法、装置以及系统 |
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系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101046926A (zh) | 一种起重机虚拟操纵系统 | |
EP3067874A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum testen eines in einem luftfahrzeug zu bedienenden geräts | |
CN103794103B (zh) | 一种便携式两通道港口起重机模拟器构建方法 | |
Juang et al. | SimCrane 3D+: A crane simulator with kinesthetic and stereoscopic vision | |
JP2020514900A5 (zh) | ||
US20120122062A1 (en) | Reconfigurable platform management apparatus for virtual reality-based training simulator | |
CN107884947A (zh) | 裸眼立体视觉混合现实作业模拟系统 | |
CN102566441A (zh) | 用于无人机的可视仿真试验系统 | |
JP2008522270A (ja) | 単体三次元レンダリングの複合ビュー表示のためのシステムと方法 | |
CN109637252B (zh) | 一种神经外科虚拟手术训练系统 | |
CN202855106U (zh) | 一种用于仿真核电站备用硬盘台组合的多屏模拟装置 | |
CN104661015A (zh) | 一种3d实景的虚拟现实模拟显示设备 | |
WO2009062492A2 (de) | Verfahren zum darstellen von bildobjekten in einem virtuellen dreidimensionalen bildraum | |
CN113035010A (zh) | 一种虚实场景结合视景系统及飞行模拟装置 | |
CN106126145A (zh) | 一种显示方法及电子设备 | |
CN101452651A (zh) | 船舶机舱虚拟现实仿真系统 | |
CN204496117U (zh) | 3d眼镜 | |
DE102019002881A1 (de) | Lern-Unterstützungssystem und Aufzeichnungsmedium | |
CN206249032U (zh) | 一种基于仿真飞机的人机交互系统 | |
WO2005074303A1 (en) | Stereoscopic projection-based display for surgical robot | |
CN102497572A (zh) | 一种桌面式空间立体成像装置 | |
Chebbi et al. | A collaborative virtual haptic environment for surgical training and tele-mentoring | |
CN204989643U (zh) | 一种3d虚拟显示设备 | |
CN203773477U (zh) | 3d交互实时显示系统 | |
Tang et al. | Virtual reality-based teleoperation construction robot control system with 3dvisor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |