一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法技术方案

本发明专利技术公开了一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，包括步骤：一、对上位机、主控器和所述手动控制总成进行初始化；二、在上位机上选择被培训人员的培训科目；三、被培训人员理论学习培训；四、悬臂式掘进机虚拟拆装学习；五、悬臂式掘进机操控训练：501、通过上位机选择悬臂式掘进机操控训练模式，502、悬臂式掘进机自由操控训练，503、悬臂式掘进机规程操作训练，504、悬臂式掘进机手动规程操作训练，505、悬臂式掘进机自动规程操作训练。本发明专利技术采用的培训方法培训效率高、周期短、学习理解直观、操作安全，投入成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于悬臂式掘进机培训
，具体涉及一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法。
技术介绍
掘进机是用来掘进矿山巷道、工程隧道、城市地下工程的机械设备，掘进机必须同时具备破碎，装运、自走三个功能，由于悬臂式掘进机属于特种设备，且操作复杂，操作人员需对掘进机的理论、构造提前认识，对掘进机的故障判断以及故障排查有一个迅速的处理，因此需要对操作人员进行安全、有效的培训，而井下作业条件复杂，由于教学条件和现场复杂环境的限制，掘进机培训人员的实际培训和实际操作的方式、方法存在许多缺点。传统的培训方式存在着培训效率低、周期长、理解不到位、员工安全不能完全保障等缺点。因此，结合培训的实际情况需求，依靠虚拟现实技术，开发一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，可有效的提高培训效果和效率，节约培训资金，保障培训人员的安全，可通过理论学习反复对掘进机全面的学习，通过虚拟拆装学习对掘进机的构造做全面的了解，同时还可以虚拟井下环境，通过手动规程操作训练或自动规程操作训练对掘进机在井下的操作进行培训，功能完备，具有较强的推广意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，培训效率高、周期短、学习理解直观、操作安全，投入成本低，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，所述悬臂式掘进机虚拟培训系统包括：悬臂式掘进机操控台，用于监测被培训人员操控培训内容；上位机，用于通过人机界面设置完成被培训人员的培训科目，包括理论学习、虚拟拆装、操控训练、故障扰动、培训考核和数据查询；所述悬臂式掘进机操控台包括操作台柜体、安装在所述操作台柜体上的面板和布设在所述操作台柜体内的电子线路板，所述面板上装有由被培训人员手动控制的手动控制总成，所述手动控制总成包括多个均安装在面板上的手动控制件；所述电子线路板上设置有主控器、数据存储单元和显示单元，以及对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测的手动控制状态监测装置和对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制时间进行记录的时钟电路，数据存储单元、显示单元、所述手动控制状态监测装置和时钟电路均与主控器连接，所述主控器与上位机连接；所述手动控制件为摇臂升降手柄、截割头伸缩手柄、铲板伸缩手柄、截割头启停手柄、截割头高低速控制手柄、星轮正反转手柄、机身左右转控制手柄、机身前进后退控制手柄、一运马达正反转手柄、后支撑展收手柄、电机启停按钮、掘进机总启停按钮、前后灯开关按钮、警铃启停按钮、电源开关按钮、油泵启停按钮、手动自动控制切换旋钮、掘进机工作面上一视角切换按钮、掘进机工作面下一视角切换按钮和掘进机急停按钮；所述摇臂升降手柄、截割头伸缩手柄、铲板伸缩手柄、截割头启停手柄、截割头高低速控制手柄、星轮正反转手柄、机身左右转控制手柄、机身前进后退控制手柄、一运马达正反转手柄和后支撑展收手柄均为能在面板进行水平摆动的摆动手柄，所述摆动手柄以铰接方式安装在面板上；所述电机启停按钮、掘进机总启停按钮、前后灯开关按钮、警铃启停按钮、电源开关按钮、油泵启停按钮、手动自动控制切换旋钮、掘进机工作面上一视角切换按钮、掘进机工作面下一视角切换按钮和掘进机急停按钮均为手动按钮；所述手动控制状态监测装置包括多个手动控制状态监测单元，所述手动控制状态监测单元的数量与所述手动控制件的数量相同，每个所述手动控制件上均设置有一个所述控制状态监测单元；所述控制状态监测单元为对所述摆动手柄的手动控制状态进行实时检测的手柄控制状态监测单元或对所述手动按钮的控制状态进行实时检测的按钮控制状态监测单元，所述手柄控制状态监测单元和按钮控制状态监测单元均与主控器连接；所述手柄控制状态监测单元包括对所述摆动手柄的摆动角度进行实时检测的摆动角度检测单元和对所述摆动手柄的摆动方向进行实时检测的摆动方向检测单元，所述按钮控制状态监测单元为对所述手动按钮的上下位移进行实时检测的按钮位移检测单元；其特征在于，该培训方法包括以下步骤：步骤一、对上位机、主控器和所述手动控制总成进行初始化；步骤二、在上位机上选择被培训人员的培训科目：当被培训人员进行理论学习时，执行步骤三；当被培训人员进行悬臂式掘进机虚拟拆装学习时，执行步骤四；当被培训人员进行悬臂式掘进机操控训练时，执行步骤五；步骤三、被培训人员理论学习培训，过程如下：步骤301、在上位机上输入理论学习培训作业设计表，所述理论学习培训作业设计表为定时模拟答题模式；步骤302、在上位机上按下“开始答题”，开始悬臂式掘进机理论知识与规范考核；步骤303、被培训人员对上位机操作界面进行操作，按照理论学习培训作业设计表进行模拟答题操作；步骤304、定时结束后，被培训人员在上位机操作界面上进行提交操作；步骤305、培训考核模式下，根据被培训人员的答题操作情况评分；步骤306、生成考核报告，被培训人员考核完成后，上位机会在MySQL数据库中调出被培训人员本次培训的所有数据生成一个TXT文件报告；步骤307、一次或多次循环步骤302至步骤306，完成悬臂式掘进机理论知识与规范考核的学习过程；步骤308、答题模式结束，通过上位机操作界面进行退出；步骤四、悬臂式掘进机虚拟拆装学习，过程如下：步骤401、在上位机操作界面上启动虚拟拆装，上位机显示悬臂式掘进机结构的图文信息；步骤402、通过与上位机连接的鼠标点击上位机操作界面上需要演示的悬臂式掘进机部件，上位机根据鼠标点击的位置对该部件进行虚拟拆分组装的演示；步骤403、一次或多次循环步骤402，完成悬臂式掘进机各个部件的虚拟拆装学习过程；步骤404、虚拟拆装学习结束，通过上位机操作界面进行退出；步骤五、悬臂式掘进机操控训练，过程如下：步骤501、通过上位机选择悬臂式掘进机操控训练模式：当选择自由操控训练模式时，执行步骤502；当选择规程操作训练模式时，执行步骤503；步骤502、悬臂式掘进机自由操控训练：上位机向主控器传输自由操控训练作业设计表，并通过显示单元对上位机传送的自由操控训练作业设计表进行同步显示，被培训人员通过显示单元的提示并根据规程和预定作业设计对操作面板上的所述手动控制总成进行操作，被培训人员手动操控所述手动控制总成过程中，通过所述手动控制状态监测装置对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测，当出现错误操作时，主控器控制显示单元图文报错，主控器断开与数据存储单元的连接，自由操控训练结束，通过上位机操作界面进行退出；步骤503、悬臂式掘进机规程操作训练：被培训人员通过上位机选择规程操作训练模式，当选择手动规程操作训练模式时，执行步骤504；当选择自动规程操作训练模式时，执行步骤505；步骤504、悬臂式掘进机手动规程操作训练，过程如下：步骤a、上位机向主控器传输手动规程操控训练作业设计表，主控器通过显示单元实时显示虚拟井下环境，对悬臂式掘进机初始位置以及初始状态进行初始化，将悬臂式掘进机的截割头调整至截割起始点位置；所述截割起始点位置为虚拟井下环境中巷道起始的中心位置；步骤b、在上位机上按下“开始培训”，开始悬臂式掘进机手动规程操作训练；步骤c、被培训人员对所述悬臂式掘进机操控台的面板进行操作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，所述悬臂式掘进机虚拟培训系统包括：悬臂式掘进机操控台，用于监测被培训人员操控培训内容；上位机(1)，用于通过人机界面设置完成被培训人员的培训科目，包括理论学习、虚拟拆装、操控训练、故障扰动、培训考核和数据查询；所述悬臂式掘进机操控台包括操作台柜体、安装在所述操作台柜体上的面板(2)和布设在所述操作台柜体内的电子线路板，所述面板(2)上装有由被培训人员手动控制的手动控制总成，所述手动控制总成包括多个均安装在面板(2)上的手动控制件；所述电子线路板上设置有主控器(4)、数据存储单元(8)和显示单元(9)，以及对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测的手动控制状态监测装置和对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制时间进行记录的时钟电路(5)，数据存储单元(8)、显示单元(9)、所述手动控制状态监测装置和时钟电路(5)均与主控器(4)连接，所述主控器(4)与上位机(1)连接；所述手动控制件为摇臂升降手柄(3‑1)、截割头伸缩手柄(3‑2)、铲板伸缩手柄(3‑3)、截割头启停手柄(3‑4)、截割头高低速控制手柄(3‑5)、星轮正反转手柄(3‑6)、机身左右转控制手柄(3‑7)、机身前进后退控制手柄(3‑8)、一运马达正反转手柄(3‑9)、后支撑展收手柄(3‑10)、电机启停按钮(3‑11)、掘进机总启停按钮(3‑12)、前后灯开关按钮(3‑13)、警铃启停按钮(3‑14)、电源开关按钮(3‑15)、油泵启停按钮(3‑16)、手动自动控制切换旋钮(3‑17)、掘进机工作面上一视角切换按钮(3‑18)、掘进机工作面下一视角切换按钮(3‑19)和掘进机急停按钮(3‑20)；所述摇臂升降手柄(3‑1)、截割头伸缩手柄(3‑2)、铲板伸缩手柄(3‑3)、截割头启停手柄(3‑4)、截割头高低速控制手柄(3‑5)、星轮正反转手柄(3‑6)、机身左右转控制手柄(3‑7)、机身前进后退控制手柄(3‑8)、一运马达正反转手柄(3‑9)和后支撑展收手柄(3‑10)均为能在面板(2)进行水平摆动的摆动手柄，所述摆动手柄以铰接方式安装在面板(2)上；所述电机启停按钮(3‑11)、掘进机总启停按钮(3‑12)、前后灯开关按钮(3‑13)、警铃启停按钮(3‑14)、电源开关按钮(3‑15)、油泵启停按钮(3‑16)、手动自动控制切换旋钮(3‑17)、掘进机工作面上一视角切换按钮(3‑18)、掘进机工作面下一视角切换按钮(3‑19)和掘进机急停按钮(3‑20)均为手动按钮；所述手动控制状态监测装置包括多个手动控制状态监测单元，所述手动控制状态监测单元的数量与所述手动控制件的数量相同，每个所述手动控制件上均设置有一个所述控制状态监测单元；所述控制状态监测单元为对所述摆动手柄的手动控制状态进行实时检测的手柄控制状态监测单元(6)或对所述手动按钮的控制状态进行实时检测的按钮控制状态监测单元(7)，所述手柄控制状态监测单元(6)和按钮控制状态监测单元(7)均与主控器(4)连接；所述手柄控制状态监测单元(6)包括对所述摆动手柄的摆动角度进行实时检测的摆动角度检测单元(6‑1)和对所述摆动手柄的摆动方向进行实时检测的摆动方向检测单元(6‑2)，所述按钮控制状态监测单元(7)为对所述手动按钮的上下位移进行实时检测的按钮位移检测单元；其特征在于，该培训方法包括以下步骤：步骤一、对上位机、主控器和所述手动控制总成进行初始化；步骤二、在上位机上选择被培训人员的培训科目：当被培训人员进行理论学习时，执行步骤三；当被培训人员进行悬臂式掘进机虚拟拆装学习时，执行步骤四；当被培训人员进行悬臂式掘进机操控训练时，执行步骤五；步骤三、被培训人员理论学习培训，过程如下：步骤301、在上位机上输入理论学习培训作业设计表，所述理论学习培训作业设计表为定时模拟答题模式；步骤302、在上位机上按下“开始答题”，开始悬臂式掘进机理论知识与规范考核；步骤303、被培训人员对上位机操作界面进行操作，按照理论学习培训作业设计表进行模拟答题操作；步骤304、定时结束后，被培训人员在上位机操作界面上进行提交操作；步骤305、培训考核模式下，根据被培训人员的答题操作情况评分；步骤306、生成考核报告，被培训人员考核完成后，上位机(1)会在MySQL数据库中调出被培训人员本次培训的所有数据生成一个TXT文件报告；步骤307、一次或多次循环步骤302至步骤306，完成悬臂式掘进机理论知识与规范考核的学习过程；步骤308、答题模式结束，通过上位机操作界面进行退出；步骤四、悬臂式掘进机虚拟拆装学习，过程如下：步骤401、在上位机操作界面上启动虚拟拆装，上位机显示悬臂式掘进机结构的图文信息；步骤402、通过与上位机连接的鼠标点击上位机操作界面上需要演示的悬臂式掘进机部件，上...

【技术特征摘要】
1.一种悬臂式掘进机虚拟培训系统的培训方法，所述悬臂式掘进机虚拟培训系统包括：悬臂式掘进机操控台，用于监测被培训人员操控培训内容；上位机(1)，用于通过人机界面设置完成被培训人员的培训科目，包括理论学习、虚拟拆装、操控训练、故障扰动、培训考核和数据查询；所述悬臂式掘进机操控台包括操作台柜体、安装在所述操作台柜体上的面板(2)和布设在所述操作台柜体内的电子线路板，所述面板(2)上装有由被培训人员手动控制的手动控制总成，所述手动控制总成包括多个均安装在面板(2)上的手动控制件；所述电子线路板上设置有主控器(4)、数据存储单元(8)和显示单元(9)，以及对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制状态进行实时监测的手动控制状态监测装置和对所述手动控制总成中各手动控制件的手动控制时间进行记录的时钟电路(5)，数据存储单元(8)、显示单元(9)、所述手动控制状态监测装置和时钟电路(5)均与主控器(4)连接，所述主控器(4)与上位机(1)连接；所述手动控制件为摇臂升降手柄(3-1)、截割头伸缩手柄(3-2)、铲板伸缩手柄(3-3)、截割头启停手柄(3-4)、截割头高低速控制手柄(3-5)、星轮正反转手柄(3-6)、机身左右转控制手柄(3-7)、机身前进后退控制手柄(3-8)、一运马达正反转手柄(3-9)、后支撑展收手柄(3-10)、电机启停按钮(3-11)、掘进机总启停按钮(3-12)、前后灯开关按钮(3-13)、警铃启停按钮(3-14)、电源开关按钮(3-15)、油泵启停按钮(3-16)、手动自动控制切换旋钮(3-17)、掘进机工作面上一视角切换按钮(3-18)、掘进机工作面下一视角切换按钮(3-19)和掘进机急停按钮(3-20)；所述摇臂升降手柄(3-1)、截割头伸缩手柄(3-2)、铲板伸缩手柄(3-3)、截割头启停手柄(3-4)、截割头高低速控制手柄(3-5)、星轮正反转手柄(3-6)、机身左右转控制手柄(3-7)、机身前进后退控制手柄(3-8)、一运马达正反转手柄(3-9)和后支撑展收手柄(3-10)均为能在面板(2)进行水平摆动的摆动手柄，所述摆动手柄以铰接方式安装在面板(2)上；所述电机启停按钮(3-11)、掘进机总启停按钮(3-12)、前后灯开关按钮(3-13)、警铃启停按钮(3-14)、电源开关按钮(3-15)、油泵启停按钮(3-16)、手动自动控制切换旋钮(3-17)、掘进机工作面上一视角切换按钮(3-18)、掘进机工作面下一视角切换按钮(3-19)和掘进机急停按钮(3-20)均为手动按钮；所述手动控制状态监测装置包括多个手动控制状态监测单元，所述手动控制状态监测单元的数量与所述手动控制件的数量相同，每个所述手动控制件上均设置有一个所述控制状态监测单元；所述控制状态监测单元为对所述摆动手柄的手动控制状态进行实时检测的手柄控制状态监测单元(6)或对所述手动按钮的控制状态进行实时检测的按钮控制状态监测单元(7)，所述手柄控制状态监测单元(6)和按钮控制状态监测单元(7)均与主控器(4)连接；所述手柄控制状态监测单元(6)包括对所述摆动手柄的摆动角度进行实时检测的摆动角度检测单元(6-1)和对所述摆动手柄的摆动方向进行实时检测的摆动方向检测单元(6-2)，所述按钮控制状态监测单元(7)为对所述手动按钮的上下位移进行实时检测的按钮位移检测单元；其特征在于，该培训方法包括以下步骤：步骤一、对上位机、主控器和所述手动控制总成进行初始化；步骤二、在上位机上选择被培训人员的培训科目：当被培训人员进行理论学习时，执行步骤三；当被培训人员进行悬臂式掘进机虚拟拆装学习时，执行步骤四；当被培训人员进行悬臂式掘进机操控训练时，执行步骤五；步骤三、被培训人员理论学习培训，过程如下：步骤301、在上位机上输入理论学习培训作业设计表，所述理论学习培训作业设计表为定时模拟答题模式；步骤302、在上位机上按下“开始答题”，开始悬臂式掘进机理论知识与规范考核；步骤303、被培训人员对上位机操作界面进行操作，按照理论学习培训作业设计表进行模拟答题操作；步骤304、定时结束后，被培训人员在上位机操作界面上进行提交操作；步骤305、培训考核模式下，根据被培训人员的答题操作情况评分；步骤306、生成考核报告，被培训人员考核完成后，上位机(1)会在MySQL数据库中调出被培训人员本次培训的所有数据生成一个TXT文件报告；步骤307、一次或多次循环步骤302至步骤306，完成悬臂式掘进机理论知识与规范考核的学习过程；步骤308、答题模式结束，通过上位机操作界面进行退出；步骤四、悬臂式掘进机虚拟拆装学习，过程如下：步骤401、在上位机操作界面上启动虚拟拆装，上位机显示悬臂式掘进机结构的图文信息；步骤402、通过与上位机连接的鼠标点击上位机操作界面上需要演示的悬臂式掘进机部件，上位机根据鼠标点击的位置对该部件进行虚拟拆分组装的演示；步骤403、一次或多次循环步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭辉，陈利，刘龙，杜昱阳，刘永伟，姚闯，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61