驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统及设备的制作方法
专利名称：驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及塔式起重机的虚拟训练仿真领域，特别是指一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统及设备。
背景技术：
现有虚拟驾驶训练平台的信号采集系统一般采用外界电源为整个传感器系统供电，传感器系统中的传感器信号经过I/O接口经采集卡传至计算机。参见图1所示，现有用于桥式起重机虚拟培训系统的操作机构信号采集系统，这种操作机构信号采集系统包括计算机、采集卡、传感器组、控制单元，其中采集卡插入计算机的PCI接口中。控制单元包括若干子控制单元，具体主钩起升控制单元、副钩起升控制单元、大车控制单元、小车控制单元、主机控制单元，主机控制单元包括启动控制器、停止控制器和急停控制器，相应的，每个子控制单元相应的将相应的主钩起升传感器、副钩起升传感器、大车传感器、小车传感器等的传感器信号通过I/O接口发送给采集卡，再经采集卡传输给计算机。上述方案中，为了能真实的获得操作机构信号，利用额外的传感器探测到操作机构信号后，需具有I/O接口的采集卡或者其他接口的采集卡传输给计算机，因此稳定性，可靠性都比较低、成本高，而且需针对采集设备进行相应硬件驱动程序开发，开发周期长。而且由于直接将传感器采集的各种信号发送给设备采集卡，增加了大量的信号线的连接工作。
发明内容
本发明提供一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统及设备，用以在获得真实的操作机构信号时，能提高稳定性和可靠性。本发明实施例提供的一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统，该操作机构信号采集系统包括驾驶设备控制器和虚拟训练设备，其中，所述驾驶设备控制器和所述虚拟训练设备通过无线方式或有线方式连接，所述驾驶设备控制器，用于采集操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备，用于接收驾驶设备控制器采集的操作机构当前的动作信号； 根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。所述虚拟训练设备，进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给驾驶设备控制器；则所述驾驶设备控制器，进一步用于根据所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。所述驾驶设备为塔式起重机，所述驾驶设备控制器为塔机控制器。所述操作机构当前的动作信号包括回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号、启动信号、鸣笛信号、回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的至少一种。所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。所述驾驶设备控制器，通过RS485总线或CAN总线连接所述虚拟训练设备。所述RS485总线或CAN总线为屏蔽双绞线。所述驾驶设备控制器侧的屏蔽双绞线之间具有终端电阻，所述驾驶设备控制器侧的屏蔽双绞线之间具有终端电阻。本发明实施例提供的一种塔式起重机，包括操作机构、塔机控制器以及与所述塔机控制器相连的传输单元。操作机构，按照塔机控制器的控制进行动作；塔机控制器，用于收到来自外部的控制命令后，产生控制信号对操作机构进行控制；获得操作机构当前的动作信号，并将所述获得的操作机构当前的动作信号发送给传输单元；传输单元，用于将所述操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述传输单元，还进一步用于接收来自所述虚拟训练设备的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将接收到的所述虚拟驾驶的模拟状态信号传输给所述塔机控制器；所述塔机控制器，用于根据收到的所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。所述传输单元为无线传输模块。所述传输单元为连接虚拟训练设备的RS485总线或CAN总线。所述RS485总线或CAN总线为屏蔽双绞线。所述操作机构当前的动作信号包括回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号、启动信号、鸣笛信号、回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的一种或几种。所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。本发明实施例提供的一种驾驶虚拟训练设备，该设备包括通信接口，用于接收驾驶设备采集的操作机构当前的动作信号；三维视景仿真单元，用于根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。所述三维视景仿真单元，进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给所述驾驶设备。所述通信接口为无线接口，或有线接口。所述有线接口为485总线接口或CAN总线接口。所述驾驶设备为塔式起重机。本发明实施例中，所述驾驶设备控制器和所述虚拟训练设备通过无线方式或有线方式连接，所述驾驶设备控制器采集操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备根据所述操作机构当前的动作信号， 进行仿真。该方案直接将现有驾驶设备控制器直接获得的各种操作机构当前的动作信号发送给所述虚拟训练设备进行仿真，可以提高稳定性和可靠性，并且具有较好的操作真实感和临场真实感，由于无需添加采集卡和传感器，减少成本投入，也无需进行复杂的连线，适用于塔式起重机虚拟仿真培训系统的操作机构信号采集，同时也适用于其它类似模拟操作训练要求的驾驶模拟器。
图1为现有用于桥式起重机虚拟培训系统的操作机构信号采集系统的结构示意图；图2为本发明实施例中驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统的结构示意图；图3为本发明实施例的塔机虚拟驾驶训练平台的整体结构结构示意图；图4为图3所示实施例的数据采集通信示意图；图5为图3所示实施例的硬件连接示意图。
具体实施例方式参见图2所示，为了减小获得真实的获得操作机构信号的复杂度，本发明实施例的操作机构信号采集系统包括驾驶设备控制器21和虚拟训练设备22，其中，所述驾驶设备控制器21和所述虚拟训练设备22通过无线方式或有线方式连接，比如所述驾驶设备控制器可以通过RS485总线或CAN总线连接所述虚拟训练设备，也可以通过蓝牙、WIFI等其他无线接口连接虚拟训练设备。所述驾驶设备控制器21用于获取操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备22用于接收驾驶设备控制器采集的操作机构当前的动作信号；根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。为了更加真实的模拟驾驶操作，所述虚拟训练设备22可以进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给驾驶设备控制器；此后，所述驾驶设备控制器21可以进一步用于根据所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。这里，驾驶设备可以为塔式起重机、桥式起重机等各种起重机，或者为其他驾驶设备亦可，只需要驾驶设备控制器获取操作机构当前的动作信号即可。下面结合图3并以驾驶设备为塔式起重机为例来说明本发明实施例的具体实现方案。在该方案中，所述驾驶设备控制器为塔机控制器。图3为本实施例的塔机虚拟驾驶训练平台的整体结构。参见图3所示，本实施例的塔机虚拟驾驶训练平台包括仿真计算机32、塔式起重机30和显示器35，其中，塔式起重机30包括塔机控制器31和操作机构36。仿真计算机32中包括三维视景仿真单元34和通信接口 33。这里，仿真计算机32相当于所述虚拟训练设备21，塔机控制器31相当于上述驾驶设备控制器21。塔机控制器31获得操作机构36的当前动作信号通过485总线给仿真计算机32 中的通信接口 33，通信接口 33将接收到的操作机构36的当前动作信号传输给三维视景仿真单元34进行仿真处理，并将仿真的视景信号传输给显示器35进行显示。
进一步地，仿真计算机32可以进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟塔机的状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给塔机控制器31 ； 所述塔机控制器31可以进一步用于根据所述虚拟塔机的状态信号进行相应的系统控制。 这里，虚拟塔机的状态信号相当于上述虚拟驾驶的模拟状态信号。本实施例的一种塔式起重机30包括塔机控制器31、与所述塔机控制器31相连的传输单元37以及操作机构36。其中，塔机控制器31，用于获得操作机构36当前的动作信号，并将所述获得的操作机构当前的动作信号发送给传输单元；收到来自外部的控制命令后，产生控制信号对操作机构 36进行控制。传输单元37，用于将所述操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备。操作机构36按照塔机控制器31的控制进行动作。参见图4所示，塔机控制器31可以针对如下任意操作获取相应的动作信号，比如 回转手柄、变幅手柄、起升手柄或其他手柄，相应的操作机构当前的动作信号可以为回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号等。也可以包括启动信号、鸣笛信号、 回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的一种或几种，当然也不限于上述信号，还可以包括其他操作机构当前的动作信号。为了更真实的模拟驾驶，所述传输单元37，还进一步用于接收来自所述虚拟训练设备的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将接收到的所述虚拟驾驶设备的状态信息传输给塔机控制器31 ；所述塔机控制器31，用于根据收到的所述虚拟驾驶设备的状态信息进行相应的系统控制。所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。所述传输单元37可以为无线传输模块。所述传输单元37可以为连接虚拟训练设备的RS485总线或CAN总线，总线具体可以为双绞线通信线缆，这样可以减小干扰，并且两根双绞线之间可以连接一个终端电阻，具体可参见图5所示。在本发明实施例中，由于直接利用了驾驶室中的PLC采集操作机构的动作信号并与仿真计算机进行通讯，与现有技术使用传感器、采集卡的方式相比，大大提高了系统的稳定性，可靠性。而且，使用方便、性价比高，抗干扰能力强；安装调试维修方便，大大提高了开发虚拟培训系统的效率；缩短设计编程和开发周期，更加符合产品的实际，增加了培训的真实感。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统，其特征在于，该操作机构信号采集系统包括驾驶设备控制器和虚拟训练设备，其中，所述驾驶设备控制器和所述虚拟训练设备通过无线方式或有线方式连接，所述驾驶设备控制器，用于采集操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备，用于接收驾驶设备控制器采集的操作机构当前的动作信号；根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。
2.根据权利要求1所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述虚拟训练设备，进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给驾驶设备控制器；则所述驾驶设备控制器，进一步用于根据所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。
3.根据权利要求1或2所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述驾驶设备为塔式起重机，所述驾驶设备控制器为塔机控制器。
4.根据权利要求3所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述操作机构当前的动作信号包括回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号、启动信号、鸣笛信号、回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述驾驶设备控制器， 通过RS485总线或CAN总线连接所述虚拟训练设备。
7.根据权利要求6所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述RS485总线或CAN 总线为屏蔽双绞线。
8.根据权利要求7所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述驾驶设备控制器侧的屏蔽双绞线之间具有终端电阻，所述驾驶设备控制器侧的屏蔽双绞线之间具有终端电阻。
9.一种塔式起重机，其特征在于，该塔式起重机包括操作机构、塔机控制器以及与所述塔机控制器相连的传输单元；操作机构，按照塔机控制器的控制进行动作；塔机控制器，用于收到来自外部的控制命令后，产生控制信号对操作结构进行控制；获得操作机构当前的动作信号，并将所述获得的操作机构当前的动作信号发送给传输单元；传输单元，用于将所述操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备。
10.根据权利要求9所述的塔式起重机，其特征在于，所述传输单元，还进一步用于接收来自所述虚拟训练设备的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将接收到的所述虚拟驾驶的模拟状态信号传输给所述塔机控制器；所述塔机控制器，用于根据收到的所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。
11.根据权利要求9或10所述的塔式起重机，其特征在于，所述传输单元为无线传输模块。
12.根据权利要求9所述的塔式起重机，其特征在于，所述操作机构当前的动作信号包括回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号、启动信号、鸣笛信号、回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的一种或几种。
13.根据权利要求12所述的塔式起重机，其特征在于，所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。
14.一种驾驶虚拟训练设备，其特征在于，该设备包括通信接口，用于接收驾驶设备采集的操作机构当前的动作信号；三维视景仿真单元，用于根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述三维视景仿真单元，进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给所述驾驶设备。
全文摘要
本发明公开了一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统，该操作机构信号采集系统包括驾驶设备控制器和虚拟训练设备，所述驾驶设备控制器和所述虚拟训练设备通过无线方式或有线方式连接，所述驾驶设备控制器，用于采集操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备，用于接收驾驶设备控制器采集的操作机构当前的动作信号；根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。该方案直接将现有驾驶设备控制器直接获得的各种操作机构当前的动作信号发送给所述虚拟训练设备进行仿真，可以提高稳定性和可靠性，具有较好的操作真实感和临场真实感，由于无需添加采集卡和传感器，减少成本投入。
文档编号G09B9/04GK102522022SQ20111041499
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者习可, 何首文, 夏鄂, 崔状平, 陈刚, 黄时伟 申请人:中联重科股份有限公司
技术领域：
本发明涉及塔式起重机的虚拟训练仿真领域，特别是指一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统及设备。
背景技术：
现有虚拟驾驶训练平台的信号采集系统一般采用外界电源为整个传感器系统供电，传感器系统中的传感器信号经过I/O接口经采集卡传至计算机。参见图1所示，现有用于桥式起重机虚拟培训系统的操作机构信号采集系统，这种操作机构信号采集系统包括计算机、采集卡、传感器组、控制单元，其中采集卡插入计算机的PCI接口中。控制单元包括若干子控制单元，具体主钩起升控制单元、副钩起升控制单元、大车控制单元、小车控制单元、主机控制单元，主机控制单元包括启动控制器、停止控制器和急停控制器，相应的，每个子控制单元相应的将相应的主钩起升传感器、副钩起升传感器、大车传感器、小车传感器等的传感器信号通过I/O接口发送给采集卡，再经采集卡传输给计算机。上述方案中，为了能真实的获得操作机构信号，利用额外的传感器探测到操作机构信号后，需具有I/O接口的采集卡或者其他接口的采集卡传输给计算机，因此稳定性，可靠性都比较低、成本高，而且需针对采集设备进行相应硬件驱动程序开发，开发周期长。而且由于直接将传感器采集的各种信号发送给设备采集卡，增加了大量的信号线的连接工作。
发明内容
本发明提供一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统及设备，用以在获得真实的操作机构信号时，能提高稳定性和可靠性。本发明实施例提供的一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统，该操作机构信号采集系统包括驾驶设备控制器和虚拟训练设备，其中，所述驾驶设备控制器和所述虚拟训练设备通过无线方式或有线方式连接，所述驾驶设备控制器，用于采集操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备，用于接收驾驶设备控制器采集的操作机构当前的动作信号； 根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。所述虚拟训练设备，进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给驾驶设备控制器；则所述驾驶设备控制器，进一步用于根据所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。所述驾驶设备为塔式起重机，所述驾驶设备控制器为塔机控制器。所述操作机构当前的动作信号包括回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号、启动信号、鸣笛信号、回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的至少一种。所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。所述驾驶设备控制器，通过RS485总线或CAN总线连接所述虚拟训练设备。所述RS485总线或CAN总线为屏蔽双绞线。所述驾驶设备控制器侧的屏蔽双绞线之间具有终端电阻，所述驾驶设备控制器侧的屏蔽双绞线之间具有终端电阻。本发明实施例提供的一种塔式起重机，包括操作机构、塔机控制器以及与所述塔机控制器相连的传输单元。操作机构，按照塔机控制器的控制进行动作；塔机控制器，用于收到来自外部的控制命令后，产生控制信号对操作机构进行控制；获得操作机构当前的动作信号，并将所述获得的操作机构当前的动作信号发送给传输单元；传输单元，用于将所述操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述传输单元，还进一步用于接收来自所述虚拟训练设备的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将接收到的所述虚拟驾驶的模拟状态信号传输给所述塔机控制器；所述塔机控制器，用于根据收到的所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。所述传输单元为无线传输模块。所述传输单元为连接虚拟训练设备的RS485总线或CAN总线。所述RS485总线或CAN总线为屏蔽双绞线。所述操作机构当前的动作信号包括回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号、启动信号、鸣笛信号、回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的一种或几种。所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。本发明实施例提供的一种驾驶虚拟训练设备，该设备包括通信接口，用于接收驾驶设备采集的操作机构当前的动作信号；三维视景仿真单元，用于根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。所述三维视景仿真单元，进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给所述驾驶设备。所述通信接口为无线接口，或有线接口。所述有线接口为485总线接口或CAN总线接口。所述驾驶设备为塔式起重机。本发明实施例中，所述驾驶设备控制器和所述虚拟训练设备通过无线方式或有线方式连接，所述驾驶设备控制器采集操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备根据所述操作机构当前的动作信号， 进行仿真。该方案直接将现有驾驶设备控制器直接获得的各种操作机构当前的动作信号发送给所述虚拟训练设备进行仿真，可以提高稳定性和可靠性，并且具有较好的操作真实感和临场真实感，由于无需添加采集卡和传感器，减少成本投入，也无需进行复杂的连线，适用于塔式起重机虚拟仿真培训系统的操作机构信号采集，同时也适用于其它类似模拟操作训练要求的驾驶模拟器。
图1为现有用于桥式起重机虚拟培训系统的操作机构信号采集系统的结构示意图；图2为本发明实施例中驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统的结构示意图；图3为本发明实施例的塔机虚拟驾驶训练平台的整体结构结构示意图；图4为图3所示实施例的数据采集通信示意图；图5为图3所示实施例的硬件连接示意图。
具体实施例方式参见图2所示，为了减小获得真实的获得操作机构信号的复杂度，本发明实施例的操作机构信号采集系统包括驾驶设备控制器21和虚拟训练设备22，其中，所述驾驶设备控制器21和所述虚拟训练设备22通过无线方式或有线方式连接，比如所述驾驶设备控制器可以通过RS485总线或CAN总线连接所述虚拟训练设备，也可以通过蓝牙、WIFI等其他无线接口连接虚拟训练设备。所述驾驶设备控制器21用于获取操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备22用于接收驾驶设备控制器采集的操作机构当前的动作信号；根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。为了更加真实的模拟驾驶操作，所述虚拟训练设备22可以进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给驾驶设备控制器；此后，所述驾驶设备控制器21可以进一步用于根据所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。这里，驾驶设备可以为塔式起重机、桥式起重机等各种起重机，或者为其他驾驶设备亦可，只需要驾驶设备控制器获取操作机构当前的动作信号即可。下面结合图3并以驾驶设备为塔式起重机为例来说明本发明实施例的具体实现方案。在该方案中，所述驾驶设备控制器为塔机控制器。图3为本实施例的塔机虚拟驾驶训练平台的整体结构。参见图3所示，本实施例的塔机虚拟驾驶训练平台包括仿真计算机32、塔式起重机30和显示器35，其中，塔式起重机30包括塔机控制器31和操作机构36。仿真计算机32中包括三维视景仿真单元34和通信接口 33。这里，仿真计算机32相当于所述虚拟训练设备21，塔机控制器31相当于上述驾驶设备控制器21。塔机控制器31获得操作机构36的当前动作信号通过485总线给仿真计算机32 中的通信接口 33，通信接口 33将接收到的操作机构36的当前动作信号传输给三维视景仿真单元34进行仿真处理，并将仿真的视景信号传输给显示器35进行显示。
进一步地，仿真计算机32可以进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟塔机的状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给塔机控制器31 ； 所述塔机控制器31可以进一步用于根据所述虚拟塔机的状态信号进行相应的系统控制。 这里，虚拟塔机的状态信号相当于上述虚拟驾驶的模拟状态信号。本实施例的一种塔式起重机30包括塔机控制器31、与所述塔机控制器31相连的传输单元37以及操作机构36。其中，塔机控制器31，用于获得操作机构36当前的动作信号，并将所述获得的操作机构当前的动作信号发送给传输单元；收到来自外部的控制命令后，产生控制信号对操作机构 36进行控制。传输单元37，用于将所述操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备。操作机构36按照塔机控制器31的控制进行动作。参见图4所示，塔机控制器31可以针对如下任意操作获取相应的动作信号，比如 回转手柄、变幅手柄、起升手柄或其他手柄，相应的操作机构当前的动作信号可以为回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号等。也可以包括启动信号、鸣笛信号、 回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的一种或几种，当然也不限于上述信号，还可以包括其他操作机构当前的动作信号。为了更真实的模拟驾驶，所述传输单元37，还进一步用于接收来自所述虚拟训练设备的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将接收到的所述虚拟驾驶设备的状态信息传输给塔机控制器31 ；所述塔机控制器31，用于根据收到的所述虚拟驾驶设备的状态信息进行相应的系统控制。所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。所述传输单元37可以为无线传输模块。所述传输单元37可以为连接虚拟训练设备的RS485总线或CAN总线，总线具体可以为双绞线通信线缆，这样可以减小干扰，并且两根双绞线之间可以连接一个终端电阻，具体可参见图5所示。在本发明实施例中，由于直接利用了驾驶室中的PLC采集操作机构的动作信号并与仿真计算机进行通讯，与现有技术使用传感器、采集卡的方式相比，大大提高了系统的稳定性，可靠性。而且，使用方便、性价比高，抗干扰能力强；安装调试维修方便，大大提高了开发虚拟培训系统的效率；缩短设计编程和开发周期，更加符合产品的实际，增加了培训的真实感。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统，其特征在于，该操作机构信号采集系统包括驾驶设备控制器和虚拟训练设备，其中，所述驾驶设备控制器和所述虚拟训练设备通过无线方式或有线方式连接，所述驾驶设备控制器，用于采集操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备，用于接收驾驶设备控制器采集的操作机构当前的动作信号；根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。
2.根据权利要求1所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述虚拟训练设备，进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给驾驶设备控制器；则所述驾驶设备控制器，进一步用于根据所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。
3.根据权利要求1或2所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述驾驶设备为塔式起重机，所述驾驶设备控制器为塔机控制器。
4.根据权利要求3所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述操作机构当前的动作信号包括回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号、启动信号、鸣笛信号、回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述驾驶设备控制器， 通过RS485总线或CAN总线连接所述虚拟训练设备。
7.根据权利要求6所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述RS485总线或CAN 总线为屏蔽双绞线。
8.根据权利要求7所述的操作机构信号采集系统，其特征在于，所述驾驶设备控制器侧的屏蔽双绞线之间具有终端电阻，所述驾驶设备控制器侧的屏蔽双绞线之间具有终端电阻。
9.一种塔式起重机，其特征在于，该塔式起重机包括操作机构、塔机控制器以及与所述塔机控制器相连的传输单元；操作机构，按照塔机控制器的控制进行动作；塔机控制器，用于收到来自外部的控制命令后，产生控制信号对操作结构进行控制；获得操作机构当前的动作信号，并将所述获得的操作机构当前的动作信号发送给传输单元；传输单元，用于将所述操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备。
10.根据权利要求9所述的塔式起重机，其特征在于，所述传输单元，还进一步用于接收来自所述虚拟训练设备的虚拟驾驶的模拟状态信号，并将接收到的所述虚拟驾驶的模拟状态信号传输给所述塔机控制器；所述塔机控制器，用于根据收到的所述虚拟驾驶的模拟状态信号进行相应的系统控制。
11.根据权利要求9或10所述的塔式起重机，其特征在于，所述传输单元为无线传输模块。
12.根据权利要求9所述的塔式起重机，其特征在于，所述操作机构当前的动作信号包括回转手柄控制信号、变幅手柄控制信号、起升手柄控制信号、启动信号、鸣笛信号、回转锁定、起升制动信号、回转制动信号和变幅制动信号中的一种或几种。
13.根据权利要求12所述的塔式起重机，其特征在于，所述虚拟驾驶的模拟状态信号包括各种报警信号、变幅位置信号、回转位置信号、起升位置信号、变幅速度信号、回转速度信号、起升速度和吊重信号中的至少一种。
14.一种驾驶虚拟训练设备，其特征在于，该设备包括通信接口，用于接收驾驶设备采集的操作机构当前的动作信号；三维视景仿真单元，用于根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述三维视景仿真单元，进一步用于根据所述操作机构当前的动作信号，获得相应的虚拟驾驶的状态信号，并将所述虚拟驾驶的模拟状态信号发送给所述驾驶设备。
全文摘要
本发明公开了一种驾驶设备虚拟训练系统的操作机构信号采集系统，该操作机构信号采集系统包括驾驶设备控制器和虚拟训练设备，所述驾驶设备控制器和所述虚拟训练设备通过无线方式或有线方式连接，所述驾驶设备控制器，用于采集操作机构当前的动作信号；将采集到的操作机构当前的动作信号传输给虚拟训练设备；所述虚拟训练设备，用于接收驾驶设备控制器采集的操作机构当前的动作信号；根据所述操作机构当前的动作信号，进行仿真。该方案直接将现有驾驶设备控制器直接获得的各种操作机构当前的动作信号发送给所述虚拟训练设备进行仿真，可以提高稳定性和可靠性，具有较好的操作真实感和临场真实感，由于无需添加采集卡和传感器，减少成本投入。
文档编号G09B9/04GK102522022SQ20111041499
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者习可, 何首文, 夏鄂, 崔状平, 陈刚, 黄时伟 申请人:中联重科股份有限公司
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