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港口起重机仿真模拟训练器-起重机虚拟仿真设备

发布时间:2024-06-06

编辑人:灵图互动

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港口起重机仿真模拟训练器是一种集成了信息技术、图形图像处理技术、多媒体技术、虚拟现实技术、起重机械技术、自动控制技术等多项技术领域相关知识基础,可用于进行港口起重机驾驶操作仿真、视景仿真、运动模型仿真、装卸作业仿真及其考核等的半实物模拟仿真教学训练装置。

港口起重机仿真模拟训练器介绍

港口起重机仿真模拟训练器由硬件系统和软件系统组成。

1. 硬件系统

一般港口起重机仿真模拟训练器硬件系统主要由起重机驾驶室、教师监控与管理设备、视景投影设备、音响设备、动感运动平台等组成。此外还包括 PLC 逻辑控制设备、网络通讯设备等。

1.1 起重机驾驶室

起重机驾驶室是起重机机仿真训练模拟操作训练技能的场所。它的内部结构,尺寸大小,环境布置等跟真事的起重机司机室相同或基本相同。驾驶室一般由操作联动台、司机座椅、操作手柄、开关、按钮、仪表、指示器等部件。其部件布置和操作控制与真实的起重机基本一致。操作者通过操作联动台上各种操作手柄、开关按钮模拟起重机司机的操作。

1.2 教师监控与管理设备

教师监管与管理设备用于教师监督和管理学生的学习过程、控制及记录其学习内容、编辑更新培训教学资源。教师监控与管理设备由教师监管控制系统和系统监控设备组成。

教师监管控制系统主要是用于控制起重机司机驾驶室、动感运动平台、影象投影设备、音响设备、学员学习终端等设备,便于培训管理。系统监控设备主要包括司机操作信号测试系统(如可编程控制器、各种传感器、开关按钮、电气线束等)、主计算机等。

1.3 视景投影设备

视景投影设备的作用是将起重机操作训练虚拟动作和环境转变为图形图像,经过照明后成像投影显示。视景投影硬件设备主要包括 PC 电脑主机、投影仪、投影屏幕等组成。

PC 电脑主机执行起重机驾驶操作模拟软件程序,将驾驶操作模拟动作和环境的视景图形图像,实时传递到投影仪上。投影显示方式有多种形式:如投影仪+显示屏、液晶显示屏、LED 大屏幕、等离子显示屏、数字视频墙等。

1.4 音响设备

音响设备是用来模拟起重机操作训练时作业场所的各种声音,营造真实训练环境。如音响系统能模拟天气变化声音、作业场所环境声音、起重机工作的声音、货物装卸碰击声等。

1.5 动感运动平台

动感运动平台(也称运动模拟平台、或自由度运动平台)安装支承在起重机驾驶室下方。其作用是使学员操作训练时,体验到起重机运动感觉。

动感运动平台按能实现自由度运动的数量分为:单自由度运动平台、三自由度运动平台、六自由度运动平台。单自由度运动平台能实现六自由度运动中的一个,如模拟起重机的升降运动。三自由度运动平台能实现六个自由度运动中的三个,通常指纵向 x 轴、横向 y 轴、垂向 z 轴三个方向的直线运动,主要用来模拟驾驶室左右横移、前后纵移和上下升降。六自由度运动平台能在空间六个自由度上实现任一自由度运动,也能实现任意几个自由度的复合运动。

动感运动平台一般由上、下平台,(支承)伸缩柱,驱动装置,控制系统。下平台固定在基础上,上平台为运动平台,上下平台之间是伸缩柱,通过伸缩柱两端的铰链,将上下平台联接。运动平台的驱动动力有气力,液压和电动机三种,目前国内应用的最多的是液压驱动。

港口起重机仿真模拟训练器的硬件系统

2. 软件系统

软件系统是港口起重机仿真模拟训练器的核心。根据软件系统层次结构分为:系统控制软件、起重机模拟仿真操作软件、教学监控与管理软件。每层次软件又包含几个子系统。

2.1 系统控制软件

系统控制软件是用来控制港口起重机仿真模拟训练器硬件系统的全部工作。它接收和输出各种控制信号,将模拟器联动台上操作手柄,开关按钮等操作产生的模拟信号转变为数字信号,传送给计算机;或者把计算机控制指令转换成模拟信号,从而控制起重机模拟器操作动作、动感运动平台的运动、投影设备和音响设备的效果等。系统控制层软件由数据采集、数据处理、数据输出等模块组成。

2.2 港口起重机模拟仿真操作软件

港口起重机模拟仿真操作软件针对不同的起重机,有不同的操作训练软件,主要类型有:门座起重机、岸边集装箱起重机等机型软件模块。港口起重机模拟仿真操作软件、系统控制软件、教学监控与管理软件相互之间有相应的接口连接。教师可以在教学监控与管理设备上,选择不同类型的起重机操作软件,切换作业场景,传递相关的指令或信息,控制模拟器的操作。教师在教学监控与管理电脑主机上,通过教学监控与管理软件系统,利用控制台主机讲解培训教学内容,演示起重机模拟器的操作,布置学员学习内容;实时显示和记录学员操作,监控管理和评判考核学员操作。

2.3 教学监控与管理软件

教学监控与管理软件一般设定多个子模块。例如:机型选择、天气情况、操作故障、模拟极限、动作调整、照明音响、技术参数等等不同模块,并根据需要,可以进行扩展。

港口起重机仿真模拟训练器的软件系统

3. 港口起重机仿真模拟训练器实训内容

根据不同类型港口起重机的操作技术要求,确定模拟操作培训内容。培训程序一般分为:理论知识培训、模拟器操作培训、现场操作培训、特种作业操作证考核等几个阶段。

3.1 理论知识培训

核心课程包括:港口起重输送机、港口装卸搬运机、港口机检修技术、港口电气设备、港口装卸工艺、港口设备管理、港口机械安全操作规程等。

3.2 港口起重机仿真模拟训练器操作培训

港口起重机仿真模拟训练器简介、联动操作台构件功能、联动操作台操作规程、装卸作业操作训练(主要包括吊具操作;起重机起升、运行、变幅、回转等工作机构的操作;各类货物装卸船作业、装卸车作业、堆场作业、水平运输作业;特殊环境下操作训练;综合操作训练等)

3.3 现场操作培训

学员上在港口生产作业现场,在真实的港口起重机上进行培训操作训练。

3.4 特种作业操作证考核

按国家或行业职业标准,理论知识考试和技能操作考核,获取职业资格证书。

为提高学员培训质量,在培训教学培训过程中,要注重能力递进和过程培养,教学内容要采用职业认知、职业准备、单项技能训练、综合技术培养、岗位适任训练五层递进方式,提高学生基本职业安全能力、专业基本技能、专业技能、专业综合技能、职业适任能力各个阶段技能。

港口起重机仿真模拟训练器集成了多项技术领域相关知识基础,通过模拟器的仿真操作、视景仿真、投影显示、音响渲染,模拟港口机装卸作业场境和装卸作业过程,逼真生动、高效节能、安全方便,可培养和训练学生专业实践技能,提高学生岗位适任能力。

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