CN101226695A - 一种挖掘机模拟操作培训系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挖掘机模拟操作培训装置，隶属模拟系统。包括模拟操作部件、传感系统或开关、可编程控制器、图像显示系统。各传感器或开关通过数据线与单片机连接，将信号传输给单片机，单片机通过数据接口与可编程控制器连接，可编程控制器通过数据线与显示系统连接。操作台操作部件的动作通过传感器或开关收集信号后，经信号数据线传递给单片机，单片机处理数据后通过数据接口输入可编程控制器，可编程控制器经过信号处理后通过显示系统将操作动作显示在屏幕上。优点：可以模拟挖掘机的各种作业课题；逼真的工作环境、场地及任务；增加学员的训练时间，降低培训风险；在提高培训机构教学质量的同时降低培训成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖掘机模拟操作培训系统，属模拟系统。是针对培训挖掘机驾驶员而开发的一种模拟操作培训系统。
技术背景
挖掘机作为世界上用量最大的工程机械，已成为中国等许多国家重要的土方施工工具。目前对驾驶学员的培训通常是在前期理论课结束后，就进行实际上机操作训练，学习驾驶操作技能、技巧。但挖掘机的各种操作技能、技巧是通过长时间实际上机训练才可以熟练掌握的。这种训练方式存在着很多问题，例如成本大、耗材高等缺点，在训练过程中受到时间、条件的限制，造成学员不能熟练掌握挖掘机的操作技能、技巧，在以后的实际工作中也带来许多的安全隐患。
发明内容
本发明提供一种挖掘机模拟操作培训系统，用于挖掘机驾驶员在训练过程中模拟操作学习。
本发明的技术方案如下：一种挖掘机模拟操作培训系统，包括模拟操作台、传感系统或开关、单片机、可编程控制器(由主板、主板电器处理单元、存储单元组成)和图像显示系统；模拟操作台包括工作台，安装在工作台上的模拟操作部件：挖掘机左、右操作手柄、左、右履带行走踏板、操作杆、座椅、底座等，在各模拟操作部件下均安装有传感系统或开关，各传感系统或开关通过数据线与用于一级信号处理的单片机连接，将信号传输给单片机，单片机通过数据接口与用于二级信号处理的可编程控制器连接，可编程控制器通过数据线与显示系统连接。模拟操作部件采用与真机相同的硬件设备；系统软件包含挖掘机模拟操作软件系统，通过按键进行选择视角模式，从而进行挖掘机课题的操作与学习；软件操作系统的视角采用驾驶室内部视角模式和驾驶室外部视角模式两种。
学员在操作台上操作，当各种操作部件被操作时，会触到所设置的传感触点或开关，该传感触点或开关使所对应的电路接通产生电流，传递给一级处理系统单片机，经过信号处理后采用数据线传递给可编程控制器，可编程控制器通过相应的A/D转换后获得相关动作指令，然后通过数据接口再传递给图象显示系统，图象显示系统在视景数据库中调出对应的视景，并生成模拟的工作环境场景，将同步图形显示在显示系统上。
本发明的优点是：可以模拟挖掘机的各种作业课题、实际工作中的环境及任务等，增加学员的训练时间，在提高培训机构教学质量的同时，以20T型号挖掘机为例，培训成本约200元/小时，而一台挖掘机模拟培训仪的培训成本仅仅1元/小时。
系统配合声音、图像、动漫及互动视景设备，培养学员在实际操纵挖掘机前，熟练掌握挖掘机操作的技能和技巧。
附图说明
下面结合附图及实例对本发明进一步详细说明。
图1是结构示意图；
图2是操作台结构示意图；
图2中：1、显示系统，2、可编程控制器，3、数据线，4、单片机，5、左操作手柄，6、万向节，7、球头，8、连杆，9、工作台，10、右操作手柄，11、左行走踏板，12、右行走踏板，13、右行走操作杆，14、左行走操作杆，15、传感系统或开关。
具体实施方式
如图1所示，该系统由模拟机操作部件、传感系统或开关、单片机、可编程控制器(由主板、主板电器处理单元、存储单元)和显示系统组成。操作台的动作通过传感系统或开关收集信号后，经信号数据线传递给单片机，单片机处理数据后通过数据接口输入可编程控制器，可编程控制器经过数据处理后通过显示系统将操作动作显示在屏幕上。
如图2所示，操作台由1、显示系统，2、可编程控制器，3、数据线，4、单片机，5、左操作手柄，6、万向节，7、球头，8、连杆，9、工作台，10、右操作手柄，11、左行走踏板，12、右行走踏板，13、右行走操作杆，14、左行走操作杆，15、传感系统或开关组成。
如图1所示，系统具有可编程控制器、视景数据库、图像生成器、图像显示系统、传感系统或开关、应用软件系统和安装在操作台上的操作部件；在左右操作手柄及左右行走踏板下各装有传感系统或开关来收集操作部件动作产生的信号数据。在与左操纵手柄(5)相连的传感系统或开关(15)，通过电路触点的连接，形成闭环电路，通过电流判断左操纵手柄的前后左右动作方向；在与右操纵手柄(10)相连的传感系统或开关(15)，通过电路触点的连接，形成闭环电路，通过电流判断右操纵手柄的前后左右动作方向；在左行走操纵杆(14)前后设置传感系统或开关(15)，通过电路触点的连接，形成闭环电路，通过电流判断左行走手杆的动作方向；在右行走操纵杆(13)前后设置传感系统或开关(15)，通过电路触点的连接，形成闭环电路，通过电流判断右行走手杆的动作方向。
打开模拟器主电源开关后，启动可编程控制器(由主板、主板电器处理单元、存储单元组成)和图形显示器，使采集整理的挖掘机工作时的动作画面同步显示在屏幕上。
左操纵手柄5前后动作对应挖掘机动臂开、收动作。手柄5向前推动时，球头7向下运动，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，最终在显示系统上显示完成动臂开的动作图形；操作手柄5向后拉时，球头7向上运动，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，将相应的动臂收回的图形显示在显示系统上。
左操纵手柄5左右动作对应挖掘机左、右旋转动作。手柄5向左拉动时，球头7向左运动，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，在显示系统上显示完成左旋转的动作图形；操作手柄5向右拉动时，球头7向右运动，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，将相应的右旋转的图形显示在显示系统上。
右操纵手柄10前后动作对应挖掘机大臂升、降动作。手柄10向前拉动时，球头7向下运动，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，在显示系统上显示完成挖掘机大臂降下的动作图形；操作手柄10向后拉动时，球头7向上运动，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，将相应的大臂升上的图形显示在显示系统上。
右操纵手柄10左右动作对应挖掘机挖斗开、收动作。手柄10向左拉动时，球头7向左运动，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，在显示系统上显示完成挖掘机挖斗收的动作图形；操作手柄10向右拉动时，球头7向右运动，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，将相应的挖斗开的图形显示在显示系统上。
左行走操作杆14前后动作对应挖掘机左边履带前后运动动作，手杆14向前拉动时，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，在显示系统上显示左履带前驶的动作图形；手杆14向后拉动时，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，将相应的左履带后驶的图形显示在显示系统上。
右行走操作杆13前后动作对应挖掘机右边履带前后运动动作，手杆13向前拉动时，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，在显示系统上显示右履带前驶的动作图形；手杆13向后拉动时，使传感器或开关接触，输出信号通过数据线传递到单片机，经过一级信息处理后，通过数据接口传递到可编程控制器，并进行二级数据处理，将相应的右履带后驶的图形显示在显示系统上。
其他动作手柄如上所述，所对应操作动作真实模拟实际设备运行工作状态，通过显示系统宽阔的直观视野再现操作的真实性。
该模拟系统的软件操作系统包含模拟操作室内部和模拟操作室外部两种操作视角模式。
单片机也可以通过其它数据接口与可编程控制器(由主板、主板电器处理单元、存储单元组成)连接。
本发明也可以不使用可编程控制器(由主板、主板电器处理单元、存储单元组成)，通过在单片机上实现可编程控制器的功能；也可以不使用传感系统来收集数据信息，采用开关收集数据信息。
本发明可编程控制器包括游戏机PS1、PS2、PS3。
Claims (5)
1.一种挖掘机模拟操作培训系统，其特征在于包括：
模拟挖掘机操作各动作的模拟操作台；
采集模拟挖掘机操作各动作信号并传输给一级信号处理单片机的传感系统或开关；
用于将模拟挖掘机操作各动作信号进行一级信号处理的单片机；
用于二级信号处理的可编程控制器；
显示模拟工作环境图形的图像显示系统；
模拟操作台上具有与真实挖掘机操作部件相同的模拟操作部件，具体包括工作台(9)，安装在工作台(9)上的左操作手柄(5)、右操作手柄(10)、右行走操作杆(13)、左行走操作杆(14)；左操作手柄(5)和右操作手柄(10)上均有万向节(6)，万向节(6)上装有传感系统或开关(15)；左行走操作杆(14)与左行走踏板(11)通过传感系统或开关(15)连接，右行走操作杆(13)与右行走踏板(12)通过传感系统或开关(15)连接；与左操纵手柄(5)相连的传感系统或开关(15)通过电路触点的连接，形成闭环电路，通过电流判断左操纵手柄的前后左右动作方向；与右操纵手柄(10)相连的传感系统或开关(15)通过电路触点的连接，形成闭环电路，通过电流判断右操纵手柄的前后左右动作方向；在左行走操作杆(14)前后设置传感系统或开关(15)，通过电路触点的连接，形成闭环电路，通过电流判断左行走操作杆的动作方向；在右行走操作杆(13)前后设置传感系统或开关(15)，通过电路触点的连接，形成闭环电路，通过电流判断右行走操作杆的动作方向。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机模拟操作培训系统，其特征在于操作系统的视角采用驾驶室内部视角模式和驾驶室外部视角模式两种。
3.如权利要求1所述的一种挖掘机模拟操作培训系统，其特征在于单片机通过USB接口或通过其它数据接口与可编程控制器连接。
4.如权利要求1所述的一种挖掘机模拟操作培训系统，其特征在于系统还可以不使用可编程控制器，通过在单片机上实现可编程控制器的功能。
5.如权利要求1所述的一种挖掘机模拟操作培训系统，其特征在于可编程控制器包括游戏机PS1、PS2、PS3。
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| CNA2008100184688A CN101226695A (zh) | 2008-02-03 | 2008-02-03 | 一种挖掘机模拟操作培训系统 |
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Publications (1)
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| CN101226695A true CN101226695A (zh) | 2008-07-23 |
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| CN101853584A (zh) * | 2010-04-28 | 2010-10-06 | 纪明玉 | 掘进机虚拟实训操作教学仪及训练方法 |
| CN103577683A (zh) * | 2012-08-02 | 2014-02-12 | 哈尼施费格尔技术公司 | 铲车训练模拟器的深度相关帮助功能 |
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2008
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