CN204463520U - 工程机械仿真模拟训练系统 - Google Patents

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CN204463520U CN201520015242.8U CN201520015242U CN204463520U CN 204463520 U CN204463520 U CN 204463520U CN 201520015242 U CN201520015242 U CN 201520015242U CN 204463520 U CN204463520 U CN 204463520U
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贾宽欣
李永涛
王永昌
武明超
王明东
王飞
钟付友
袁海龙
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LUOYANG BOZHI AUTOMATIC CONTROL TECHNOLOGY CO., LTD.
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李永涛
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Abstract

本实用新型公开的工程机械仿真模拟训练系统，包括运动平台(1)、设置在运动平台上的真机驾驶室(2)及运动控制系统(6)；所述真机驾驶室内设置传感器检测各种操作信息；所述真机驾驶室还设有显示器构造成视频输出模块(3)以及立体声环绕音响的音效输出模块(4)；视频输出模块(3)与音效输出模块(4)与实景计算机(5)连接，共同构成3D实景系统；所述运动控制系统配置为控制柜，与实景计算机之间通过以太网连接，并接收实景计算机发来的模拟姿态信息，根据收到的姿态信息驱动运动平台做各种动作姿态。这种体感仿真模拟训练系统，减少了培训成本，并积累操作员在复杂工况下的作业经验。

Description

工程机械仿真模拟训练系统
技术领域
本实用新型涉及仿真模拟训练设备技术领域。
背景技术
现有的工程机械驾驶培训，大部分是靠实际操作来训练，存在着以下问题：一是工程机械数量与受训人员严重失衡，严重影响培训进度；二是工程机械的新旧程度直接影响培训后实际操作的效果；三是出于对培训人员人身安全考虑或受培训条件限制，难以实现工程机械复杂或极端作业情况的训练，这样受训人员仍然不能掌握上述条件下的操作经验。
综上，现有的实际操作培训，不仅成本高，而且不能积累复杂工况下的作业经验。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种与真实工程机械驾驶的视觉、听觉和体感接近的仿真模拟训练系统，减少培训成本，并积累操作员在复杂工况下的作业经验。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型的工程机械仿真模拟训练系统，包括运动平台、设置在运动平台上的真机驾驶室及运动控制系统；
所述真机驾驶室内的操作手柄、脚踏板上设置传感器检测操作信息，所述真机驾驶室内的操作面板上设置传感器检测油门、行进挡位信息；所述真机驾驶室内正前方和两个侧面的窗户位置设置多个具有弧度能够贴合对应处真机驾驶室轮廓的显示设备，构造成视频输出模块；所述真机驾驶室内设置立体声环绕音响的音效输出模块；
所述真机驾驶室上还设有通过高清视频数据线连接于视频输出模块，以及通过高清音频线连接于音效输出模块的实景计算机，所述实景计算机接收经过处理后的所述操作信息及油门、行进挡位信息并进行处理，以及对数据进行记录；处理结果传输给视频输出模块用于生成实景图像、传输给音效输出模块用于生成音响效果，共同构成实景系统；
所述运动控制系统配置为控制柜，所述控制柜与实景计算机之间通过以太网连接，并同时接收实景计算机发来的模拟姿态信息，控制柜根据收到的姿态信息驱动运动平台做各种动作姿态。
进一步的，所述运动平台包括上平台、下平台、虎克铰和电动缸，每支电动缸上下各连接虎克铰一端，虎克铰的另一端连接于上下平台的基座上，通过伺服电机的动作控制每个电动缸的行程，实现上平台在空间内的角度和位移的运动。
进一步的，所述基座上与虎克铰连接的基座面与上下平台成夹角，当运动平台处于中位时，电动缸的轴线方向垂直于基座面。
通过上述技术方案，本发明创造营造了与真实驾驶环境贴合的视觉、听觉和体感仿真模拟训练系统，从而减少了培训成本，并积累操作员在复杂工况下的作业经验。
附图说明
图1为本发明创造优选实施例的整体结构示意图；
图2为本发明创造运动平台的结构示意图；
图3为本发明创造优选实施例控制系统各部分连接示意图；
具体实施方式
结合图1，本优选实施例的仿真模拟训练系统，包括用于实现所操纵的工程机械在空间一定角度和方位的运动姿态的六轴运动平台1，设置在六轴运动平台上的真机驾驶室2及运动控制系统；其中，真机驾驶室2内正前方和两个侧面的窗户位置设置多个具有一定弧度能够贴合对应处真机驾驶室轮廓的显示设备，构造成视频输出模块3；真机驾驶室内设置立体声环绕音响的音效输出模块4；真机驾驶室上还设有通过高清视频数据线连接于视频输出模块，以及通过高清音频线连接于音效输出模块的实景计算机5，共同构成实景系统。其中，实景系统有多个视频输出接口，可同时连接多个显示设备；实景系统的声卡支持多声道音频输出，可同时连接多个音响。真机驾驶室内的操作手柄、脚踏板上还设置传感器检测操作信息；真机驾驶室内的操作面板上设置传感器检测油门、行进挡位信息。本发明创造采用由真机驾驶室经数字化改造而来的驾驶室，能够让操作人员很快进入操作环境，适应模拟驾驶培训过程。
结合图2，六轴运动平台1的三个下平台的基座102呈120°焊接在下平台101上，三个上平台的基座105呈120°焊接在上平台106上；电动缸103的上下两端各固定一个虎克铰104，电动缸103下端固定的虎克铰104与下平台的基座102固定在一起，电动缸103上端固定的虎克铰104与上平台的基座105固定在一起。其中，将基座设定为与上下平台分别呈一定角度，保证电动缸103在处于中位时，轴线方向与基座的连接面垂直，减小了基座受力的不均匀性。其中，电动缸103设置为长行程，能够模拟出工程机械真机作业时，挖深沟、上下陡坡、回转、大角度倾斜作业等作业情况，从而能够积累操作人员在复杂工况的环境中的作业经验。
结合图1和图2，六自由度平台1的下平台101固定在水平地面上，真机驾驶室2通过螺栓固定在六自由度平台1的上平台106上，配置为控制柜的运动控制系统6放置在工程机械仿真模拟训练设备的旁边。控制柜与实景计算机之间通过以太网连接，降低了线路的复杂程度；与六自由度平台1的电机通过通信线路连接。
结合图1及图3，真机驾驶室内的操作信息，油门、行进速度信息经过处理后传输给实景计算机，实景计算机接收并进行处理，同时对数据进行记录；处理结果通过高清视频数据线传输给视频输出模块用于生成实景图像、通过高清音频线传输给音效输出模块用于生成音响效果；另外实景计算机通过以太网发送模拟姿态信息给控制柜，控制柜根据收到的姿态信息驱动运动平台各电动缸运动，通过各电动缸的运动复合到上平台，实现空间一定方位和角度的动作姿态。
通过这种运动仿真模拟系统，运用三维场景显示、六自由度平台、工程机械输入硬件、立体声音响、控制系统等技术，构造出来的一种虚拟驾驶环境，能够让操作者感受到和实机操作几乎一致的体感，从而节约高昂实机培训成本且加强特殊作业工况培训效果。
应了解前述描述仅是示意性的，本领域的技术人员可以设计各种替代和修改。例如，各从属权利要求中引述的特征可以以任何适当的组合形式彼此组合。另外，上述不同实施例中的特征可选择性的结合成新实施例。因此，本描述意于包含落在附属权利要求中的所有替代、修改和变异。

Claims (3)

1.工程机械仿真模拟训练系统，其特征是：包括运动平台(1)、设置在运动平台上的真机驾驶室(2)及运动控制系统(6)；
所述真机驾驶室内的操作手柄、脚踏板上设置传感器检测操作信息，所述真机驾驶室内的操作面板上设置传感器检测油门、行进挡位信息；所述真机驾驶室内正前方和两个侧面的窗户位置设置多个具有弧度能够贴合对应处真机驾驶室轮廓的显示器，构造成视频输出模块(3)；所述真机驾驶室内设置立体声环绕音响的音效输出模块(4)；
所述真机驾驶室上还设有通过高清视频数据线连接于视频输出模块，以及通过高清音频线连接于音效输出模块的实景计算机(5)，所述实景计算机接收经过处理后的所述操作信息及油门、行进挡位信息并进行处理，以及对数据进行记录；处理结果传输给视频输出模块用于生成实景图像、传输给音效输出模块用于生成音响效果，共同构成实景系统；
所述运动控制系统配置为控制柜，所述控制柜与实景计算机之间通过以太网连接，并同时接收实景计算机发来的模拟姿态信息，控制柜根据收到的姿态信息驱动运动平台做各种动作姿态。
2.根据权利要求1所述的工程机械仿真模拟训练系统，其特征是：所述运动平台包括上平台(106)、下平台(101)、虎克铰(104)和电动缸(103)，每支电动缸上下各连接虎克铰一端，虎克铰的另一端连接于上下平台的基座上，通过伺服电机的动作控制每个电动缸的行程，实现上平台在空间内的角度和位移的运动。
3.根据权利要求2所述的工程机械仿真模拟训练系统，其特征是：所述基座上与虎克铰连接的基座面与上下平台成夹角，当运动平台处于中位时，电动缸的轴线方向垂直于基座面。
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