門座式起重機仿真教學儀

 

一、概述

目前，教育培訓領域正發(fā)生重大技術性變化，主要表現(xiàn)在傳統(tǒng)教育培訓資源向現(xiàn)代教育培訓資源的轉變。而仿真模擬技術在這單起著標志性的核心作用。

    仿真模擬通過模仿真實工作環(huán)境，為學員提供一種由于他的選擇或者操作，引起實際活動、產(chǎn)生影響的培訓方式。模擬效果和真實環(huán)境下的實際運行所起的效果幾乎是一樣，甚至還可以模擬真實條件下難以出現(xiàn)的環(huán)境條件，以完成重要訓練科日，這使得訓練風險和成本都大大低于真實環(huán)境。

    虛擬現(xiàn)實技術應用于起重機訓練培訓，目的是使受訓人員在模擬真實的環(huán)境下，在模擬訓練機上反復熟悉操作要領，從而解決了課堂上的理論知識無法及時與實際操作相結合的問題，又可免去受訓司機直接在起重機實物上操作的高昂費用，還可大大縮短受訓周期，起到事半功倍的效果。對縮短培訓周期，提高培訓質(zhì)量，對降低起重機生產(chǎn)事故發(fā)生率有很重要的意義。

起重機模擬操作系統(tǒng)作為一種新的培訓手段，將改變傳統(tǒng)的起重機操作培訓方式，將促進我國起重機司機崗前培訓及繼續(xù)教育工作的發(fā)展，具有廣闊的應用前景和推廣價值;對培養(yǎng)高素質(zhì)的操作人員、降低培訓成本、縮短培訓時間、提高工作效率具有重要的意義和價值。

為此我們公司基于經(jīng)濟和實用等因素考慮，開發(fā)了一個廉價的、使用簡單的、半實物虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)。

1. 港口起重機仿真操作模擬系統(tǒng)背景及系統(tǒng)概述

起重機仿真操作模擬系統(tǒng)是一項高技術產(chǎn)品，融合了起重機動力學、起重機運動學、數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、傳感與控制技術、信息技術、現(xiàn)代起重機操作技術、安全操作規(guī)范等多項學科的技術內(nèi)容，代表了現(xiàn)代職業(yè)教育的發(fā)展方向，是一種綠色環(huán)保、無碳排放、低成本的現(xiàn)代化起重機操作訓練及考核的技術。大型港口起重機綜合模擬系統(tǒng)能提供一個基于虛擬現(xiàn)實原理合成的虛擬工作環(huán)境的全三維圖形顯示。在模擬系統(tǒng)中，起重機操作員將坐在一個由真實、互動的世界全面圍繞的駕駛室內(nèi)。起重機模擬系統(tǒng)結合了可視化信息與聲頻技術，能對真實的工作環(huán)境進行了十分逼真的模擬。

起重機操作大型模擬系統(tǒng)一般由駕駛室、教員臺控制系統(tǒng)、三維成像視景系統(tǒng)、動力學數(shù)學模型、PLC邏輯控制系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、教學投影系統(tǒng)、網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)等模塊組成。其工作原理如圖1－1所示。

 

其中，教員臺控制系統(tǒng)為整個仿真系統(tǒng)的控制者，各個部分的運作可由它通過發(fā)送命令數(shù)據(jù)來控制，同時它也是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹修D站。教員臺系統(tǒng)接受來自系統(tǒng)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，包括來自操縱臺的數(shù)據(jù)，并實時發(fā)送給視景系統(tǒng)以通過動力學模型來驅(qū)動視景。同時它接受視景系統(tǒng)的反饋信息，并實時反饋信息和直接實時控制信號，以達到控制操作聯(lián)動臺及運動平臺的目的。視景系統(tǒng)、音響系統(tǒng)用來產(chǎn)生圖像和聲音，座椅振動控制系統(tǒng)模擬實際振動。駕駛室內(nèi)有操作聯(lián)動臺、投影屏等用于訓練操作。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接與操縱臺、運動平臺相聯(lián)，在控制兩者的同時，接受它們的信息反饋。

門座式起重機仿真教學儀是我公司獨立設計研發(fā)的實用型教學產(chǎn)品?？蓾M足設備基礎規(guī)范操作的要求，可實現(xiàn)起吊重物、變幅、回轉及吊運作業(yè)、鑒定考核的逼真模擬。

軟件設計合理、逼真、數(shù)據(jù)傳輸快，能夠快速的得到互動反應，軟件有較高的穩(wěn)定性。

軟件場景中的模型均根據(jù)門座式起重機1：1比例進行3D模型設計制作，場景模型比例按照考核大綱和培訓要求進行設計。

二、功能簡介

教學儀分為理論教學、操作訓練和考核三大部分。  

1.理論教學

1）.入門教學

含有與設備相對應的理論知識學習、安全操作規(guī)程、操作注意事項等文字語音講解。

2）.視頻教學：含有與設備相對應的視頻講解。使用功能按鈕可以控制視頻的暫停、后退、前進、全屏播放以及多個視頻間的切換。

2.操作訓練

場景教學

    場景教學中設計大量的實時錯誤提示（內(nèi)容包括文字、語音提示以及聲光報警等），幫助學員及時糾正錯誤動作，杜絕違規(guī)操作。

 

吊物訓練：

學習者可以在此場景下進行門座式起重機起吊物訓練，進入工作狀態(tài)，在規(guī)定的時間內(nèi)，對門座式起重機進行模擬控制，模擬實際工作中的步驟，對于違規(guī)操作進行警告。

抓斗訓練：

學習者可以在此場景下進行門座式起重機抓斗作業(yè)進行訓練，進入工作狀態(tài)，在規(guī)定的時間內(nèi)，對門座式起重機進行模擬控制，模擬實際工作中的步驟，對于違規(guī)操作進行警告。

考核訓練：

學習者可以在此場景下進行門座式起重機考核項目進行訓練。場景包括取證考核和審證考核，讓學員在正式考核前對考核場景進行熟悉，反復訓練。

機械構造：

以動畫的形式演示講解門座式起重機的構造。使學習者對門座式起重機的各主要部件有所了解。

3.考核

   1）.鑒定考核

場景考核：取證考核、審證考核。該場景是根據(jù)門座式起重機實操考核標準1：1制作，所有吊物、障礙物的尺寸全是依據(jù)實操考核標準所要求進行制作，按照門座式起重機國家實操考核標準進行考核，對違規(guī)進行標準扣分，對于不合格者進行取消資格處理。

2）.理論考核：該模塊以試題的形式考查學員對門座式起重機基礎知識掌握程度。具備理論考試標準化考核，實現(xiàn)隨機出題組卷、自動評判、自動打分功能，并可根據(jù)客戶需求對題庫進行修改。

 

三、硬件配置