大型桥门式起重机模拟器

大型桥门式起重机模拟器

1.桥门式起重机模拟器简介

桥门式起重机仿真操作模拟系统是一项高技术产品，融合了起重机动力学、起重机运动学、数字图像处理、计算机图形学、传感与控制技术、信息技术、现代起重机操作技术、安全操作规范等多项学科的技术内容，代表了现代职业教育的发展方向，是一种绿色环保、无碳排放、低成本的现代化起重机操作训练及考核的先进技术。港口起重机综合模拟系统能提供一个基于虚拟现实原理合成的虚拟工作环境的全三维图形显示。在模拟系统中，起重机操作员将坐在一个由真实、互动的世界全面围绕的驾驶室内。起重机模拟系统结合了可视化信息与声频技术，能对真实的工作环境进行了十分逼真的模拟。

系统根据港口特种设备安全培训与操作技能训练的实际情况需求，充分利用虚拟现实及智能控制技术，以提高学员的实际操作技能，提高教学培训的安全性，促进节能减排的成效。

2.系统组成

大型桥门式起重机操作模拟系统一般由驾驶室、教员台控制系统、三维成像视景系统、、六自由度运动平台、动力学数学模型和PLC逻辑控制系统、音响系统、教学投影系统、网络通讯系统等模块组成。其工作原理如图1－1所示。

图1－1仿真系统工作原理图

1）.驾驶室操作系统

采用真实码头大型设备驾控司机操作工作界面及真机仿真的方式设计制作。

2）.教员台控制系统

采用先进的运动器控制，完全仿真按1：1设计，与真实设备的驾控操作器械完全一致。

教师或管理人员可以远程维护模拟器，设置各类参数和考试科目，设置故障考核点，实时跟踪训练轨迹，记录训练全过程及结果考核，并能回放训练过程，可发现需改进动作训练及方法等。

其中，教员台控制系统为整个仿真系统的控制者，各个部分的运作可由它通过发送命令数据来控制，同时它也是数据传输的中转站。教员台系统接受来自系统网络的数据，包括来自操纵台的数据，并实时发送给视景系统以通过动力学模型来驱动视景。同时它接受视景系统的反馈信息，并实时反馈信息和直接实时控制信号，以达到控制操作联动台及运动平台的目的。视景系统、音响系统用来产生图像和声音，座椅振动控制系统模拟实际振动。驾驶室内有操作联动台、投影屏等用于训练操作。数据采集系统直接与操纵台、运动平台相联，在控制两者的同时，接受它们的信息反馈。

3）.三维立体图像视景系统

通过该模块实现三维立体成像，大大提高临场感，使训练人员产生身临其境的感觉，同现实比例的画面效果，提高了系统的仿真度。

4）.动力学模型

模拟起重机的各种物理特性，包括提升、晃动，碰撞等，可以通过调整重力、摩擦力、速度、起什速度等参数，模拟各厂家型号的起重机。

5).信号采集和运动控制器逻辑控制系统：

模拟实际工作中的电气参数指标，采集指令控制器、按钮等信号，并同时反馈到软件系统及指示灯系统。采用高速芯片，性能指标高，稳定性强。

3.大型桥门式起重机仿真操作模拟功能

3.1大型桥门式起重机仿真操作模拟系统的主要功能

模拟器能一机多用，具有下面两种起重机的训练功能，并可再扩展其他机型的训练功能：

a.门式起重机；

b.通用桥式起重机。

还可扩展其他机型：

1）.岸边集装箱桥式起重机；

2）.桥式抓斗卸船机；

3）.门座式起重机；

(2)起重机驾驶操作环境应取自于大型港口典型场景和大型工业企业

厂房车间，环境高度逼真，座椅及操作联动台应与实际起重机司

机驾驶室一样，与实际驾驶操作方式环境相一致。

(3)模拟器可生成不同气候条件的训练工况；

(4)模拟器的司机驾驶台可完成六自由度空间仿真运动，其动态特性与

模拟对应的实际起重机一致；

(5)模拟器具备良好的兼容性和可扩充性，为以后增加其他类型起重机

的训练软件，可不需要增加或改变主要的硬件配置；

(6)模拟器可进行起重机司机考试，考核程序和内容符合国家或行业标

准，并可根据考核程序的变化而稍做调整；

(7)模拟器的视景具有普通三维和立体两种显示功能，普通三维培训司

机基本操作技能，立体视景培训司机的空间定位感觉，可供用户

自行选择使用；

(8)模拟器设计思想要新颖、设计目标要明确，针对起重机司机的培训

和考核，要求系统硬件组成简单，便于管理维护，应具有较高的

可靠性、较好地稳定性，使用方便。

(9)装卸作业实操时，各作业环节应在操作界面上作全程数据化的呈现。

(10)相关模拟碰撞的声音效果能最大限度衔接画面，并体现各种真实

化的效果。

(11)整台设备最大限度的人性化，真实化模拟指定起重机类型，操作

真实，方便，安全。