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吊装操作仿真模拟平台
吊装操作仿真驾驶实训模拟系统的主要目标是为起重机操作训练提供一个仿真操作环境。使得用户初步掌握相关起重机在其工作场地上的基本操作技能;并为学员提供初期的仿真驾驶操作训练与考核。
硬件组成
模拟系统的结构尽可能与真实起重机驾驶装置一致。包括:驾驶员座椅、模拟操作控制盒及操作杆、模拟脚踏急停开关、脚踏警铃、驾驶台底板、床头箱。
除了模拟驾驶台以外,还具备一个便携式模拟操作器,该操作器具备与模拟驾驶台相似的操作功能。
系统将使用液晶立体电视模拟操作者在驾驶舱内的视角,以主动立体方式显示仿真场景,也可外接立体投影仪进行教学演示以及多人协同操作。
主要功能
  • 模拟驾驶舱的实物操作界面能够仿真目标起重机,包括操作装置及其布置,操作装置的操作方式及感觉;
  • 模拟驾驶舱和遥控操作器可对起重机驾驶时的所有动作进行仿真,包括所有的按钮旋钮操作、起重机驾驶中的大车行走、小车行走、吊钩升降操作、急停、启动警铃等辅助操作;
  • 吊装对象具备动力学计算模型,能够对吊装过程中产生的摆动、碰撞等进行仿真;
  • 虚拟起重机处于3D虚拟环境中,该3D虚拟环境与目标工厂的真实工作环境一致;
  • 模拟器使用时,显示器/投影幕上的画面与真实的起重机观察到的画面一致,即操作产生的视觉效果能够与真实起重机操作时的效果一致;驾驶者能够同时看到地面及虚拟起重机的3D画面,其视角和视野与真实起重机的视野和视角基本一致;
  • 为了满足仿真实训过程考核和评估要求,学员的仿真驾驶操作过程动作指令或操作效果(吊重的运动信息等)均可保存下来,并可根据保存的指令或结果文件再现仿真操作过程。
目前平台自带软件集成了气缸翻身、转子翻身、鱼尾翻身、钢板翻身以及吊装训练五个场景,气缸翻身、转子翻身、鱼尾翻身、钢板翻身来自生产中起重机的实际操作过程,吊装训练为起重机操作工学习过程中的训练科目。
气缸翻身过程
转子翻身过程
鱼尾翻身过程
钢板翻身过程
吊装训练
气缸翻身过程
操作方式

驾驶模拟器的主要功能是为学员提供起重机仿真驾驶环境,该驾驶环境需要能模拟真实起重机驾驶时的所有操作,包括初始操作(关门、开关电源)、驾驶姿态(坐姿)、大车和小车操作、吊具操作、急停开关操作、报警器消音操作等。

初始操作

模拟电源开关打开后,模拟电源指示灯点亮,否则关闭。

大小车操作

模拟操作杆前后左右均包含正负5档,操作手柄结构与功能与真实操作杆一致,操作时模拟操作杆的操作力度与真实操作杆一致;左右各5档用于控制大车的运动;前后各5档的操作用于控制小车前后行走。

吊钩操作

模拟操作杆都具有前后左右各5档的操作功能,用于控制虚拟吊钩上下。

急停开关操作

模拟急停开关也采用脚踏操作方式,形状与踩踏力度均与真实开关一致。

脚踏警铃操作

采用脚踏方式进行操作,当起重机开始工作时,学员应首先踩踏该警铃。

报警器消音操作

报警器的报警时机和报警声与真实起重机一致,报警器消音按钮及操作方式与真实按钮相似。

实施价值

起重机尺寸较大,吊装作业环境复杂,有人驾驶起重机属于高空作业,因此起重机驾驶具有一定的风险特性,驾驶员需要经过专业培训才能上岗。传统的起重机驾驶培训是在真实起重机上进行的,与实际驾驶一样,这种培训具有风险性且培训成本较高。更为重要的是,由于真实起重机资源有限且经常处于工作状态,培训机构拥有的真实起重机及驾驶环境与最终使用的起重机及环境不同,学员得到的实训机会非常少,这一方面延长了单个学员的培训时间,另一方面也影响了实训效果。

虚拟/现实显示技术和半实物仿真技术为起重机实训和针对性的操作训练提供了新的技术手段。半实物仿真技术为学员提供了与真实驾驶舱高度相似的仿真操作环境,而3D图形技术和交互式虚拟现实技术可以为学员营造一个与真实起重机及工作环境高度一致的3D虚拟环境,并能对学员的实物操作做出实时的响应,并在3D虚拟环境中同步显示出来。通过这两种技术的结合即可为起重机驾驶提供一个高度仿真的实训环境,能够在学员进行真实起重机操作培训之前完成充分的仿真操作实训,通过仿真实训获得基本操作技能和接近真实的操作环境体验。从而大大降低真实起重机操作实训时间,提高起重机操作培训效果。

升级展望

今后可针对实际生产中的应用情况进一步丰富与完善吊装模拟仿真场景,并将实际吊装过程中的吊装规范、操作手册集成到软件中,使实际使用该模拟平台进行仿真操作能够更加贴近实际,具有更高的拟真度,对员工的培训更具指导意义。



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