盾构机操控驾驶模拟系统技术方案

本发明专利技术提供一种盾构机操控驾驶模拟系统，包括仿真展示模块、通讯模块、操作输入模块、PLC控制器和仿真模型服务器，仿真展示模块：通过通讯模块接收PLC控制器的指令，并依据指令显示仿真模型以及对应操作；操作输入模块：依据操作人员的输入，将对应的输入信号传送给PLC控制器；PLC控制器：接收操作输入模块的输入信号，并依据输入信号，发出指令给仿真模型服务器，将仿真模型服务器中的仿真模型在仿真展示模块中进行显示；该种盾构机操控驾驶模拟系统，针对盾构机实体体积过大，现场训练的成本过高，难以实现现场训练的问题，给出一种盾构机模拟系统，能够实现学员的学习培训过程中，与盾构机设备的交互，来满足训练使用需求。

Shield Machine Control and Driving Simulation System

The invention provides a shield machine control driving simulation system, which includes simulation display module, communication module, operation input module, PLC controller and simulation model server. The simulation display module receives instructions of the PLC controller through communication module, and displays simulation model and corresponding operation according to instructions. The operation input module: according to the input of the operator, the corresponding transmission will be made. The input signal is transmitted to the PLC controller; The PLC controller receives the input signal of the operation input module and sends out instructions to the simulation model server according to the input signal, and displays the simulation model in the simulation model display module; The simulation system of shield machine operation and driving is aimed at the large volume of shield machine and the high cost of field training, which makes it difficult for the shield machine to operate. To solve the problem of on-site training, a simulation system of shield machine is presented, which can realize the interaction with shield machine equipment in the process of learning and training to meet the needs of training and use.

【技术实现步骤摘要】
盾构机操控驾驶模拟系统
本专利技术涉及一种盾构机操控驾驶模拟系统。
技术介绍
当前技术趋势，是虚拟现实技术VR、混合现实MR快速发展的阶段。这些原本大量应用于游戏并且已经成熟应用的技术，与自动化技术、机械设备融合后，能够给工业应用带来全新的体验和价值。特别在盾构机这种高度复杂、操控要求高、常人又很难接触到的设备。在VR、MR技术的帮助下，能非常好的实现培训教学中，对设备的电气、机械、操控、工况在虚拟世界中充分信息融合，给学生一种直观、高效、深入浅出的全新教学方式。但是该项目有几大难点：高精度的盾构机模型，需要能完全满足后期培训使用的所有需求；电气、机械、操控、工况在虚拟世界中充分信息融合。这需要一系列技术手段解决这些要素之间的联动问题；培训内容，需要设计好合适的VR培训场景，便于学生深入浅出的了解相关主题知识；盾构机操作、维修相关专业知识和素材。盾构机操作的标准规程、维修保养相关的准确数据及资料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种盾构机操控驾驶模拟系统解决现有技术中存在的如何给出一种盾构机模拟系统来满足后期培训使用的所有需求的问题。本专利技术的技术解决方案是：一种盾构机操控驾驶模拟系统，包括仿真展示模块、通讯模块、操作输入模块、PLC控制器和仿真模型服务器，仿真展示模块：通过通讯模块接收PLC控制器的指令，并依据指令显示仿真模型以及对应操作；通讯模块：实现PLC控制器的指令传送到仿真展示模块；操作输入模块：依据操作人员的输入，将对应的输入信号传送给PLC控制器；PLC控制器：接收操作输入模块的输入信号，并依据输入信号，发出指令给仿真模型服务器，将仿真模型服务器中的仿真模型在仿真展示模块中进行显示；仿真模型服务器：用于存储仿真模型，包括盾构机3D模型和场景3D模型。进一步地，PLC控制器包括掘进训练单元、维修训练单元和管片拼装训练单元；掘进训练单元：依据操作输入模块的输入，实现对仿真模型的操作训练；维修训练单元：依据操作输入模块的输入，实现对仿真模型的维修训练；管片拼装训练单元：通过操作输入模块来选择并控制盾构机的推进油缸的缩回或者伸出，实现管片的拼装仿真训练。进一步地，操作输入模块采用1:1仿真操作台或触控屏。进一步地，仿真操作台设有掘进操作单元和拼装操作单元，掘进操作单元：实现盾构机的掘进操作工序：拼装操作单元：实现盾构机的拼装操作工序。进一步地，还包括头戴VR，头戴VR：通过头戴VR的定位器和手柄实现对操作人员的动作感知，并将动作感知信息发送给PLC控制器，实现对仿真模型的操控。进一步地，还包括故障报警模块，故障报警模块：在盾构机模型发生故障时，故障信息在仿真展示模块显示，同时故障蜂鸣器发出讯响。本专利技术的有益效果是：一、该种盾构机操控驾驶模拟系统，针对盾构机实体体积过大，现场训练的成本过高，难以实现现场训练的问题，给出一种盾构机模拟系统，能够实现学员的学习培训过程中，与盾构机设备的交互，来满足训练使用需求。二、该种盾构机操控驾驶模拟系统，通过盾构机的控制工艺仿真模拟，能够体现真实盾构机设备操作规范，并能够通过场景模型来实现模拟仿真盾构机复杂的工况环境；该系统应用中，操作台硬件、通信、自动化控制、VR、工艺相互融合，还原到模拟操作环境中，从而针对盾构机的高价值，及不能轻易操作的特点，来满足在相对低的成本前提下学员反复训练的需求。三、本专利技术中，能够通过沉浸式VR的虚拟环境中，能够实现环境及工况的体验，实现简单易用的操作交互，在超逼真的虚拟场景中，体验设备结构的细节及观察详细的系统工作工艺流程。附图说明图1是本专利技术实施例盾构机操控驾驶模拟系统的说明框图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。实施例一种盾构机操控驾驶模拟系统，如图1，包括仿真展示模块、通讯模块、操作输入模块、PLC控制器和仿真模型服务器。仿真展示模块：通过通讯模块接收PLC控制器的指令，并依据指令显示仿真模型以及对应操作；通讯模块：实现PLC控制器的指令传送到仿真展示模块；操作输入模块：依据操作人员的输入，将对应的输入信号传送给PLC控制器；PLC控制器：接收操作输入模块的输入信号，并依据输入信号，发出指令给仿真模型服务器，将仿真模型服务器中的仿真模型在仿真展示模块中进行显示；仿真模型服务器：用于存储仿真模型，包括盾构机3D模型和场景3D模型。该种盾构机操控驾驶模拟系统，针对盾构机实体体积过大，现场训练的成本过高，难以实现现场训练的问题，给出一种盾构机模拟系统，能够实现学员的学习培训过程中，与盾构机设备的交互，来满足训练使用需求。实施例中，PLC控制器包括掘进训练单元、维修训练单元和管片拼装训练单元。掘进训练单元：依据操作输入模块的输入，实现对仿真模型的操作训练；维修训练单元：依据操作输入模块的输入，实现对仿真模型的维修训练；管片拼装训练单元：通过操作输入模块来选择并控制盾构机的推进油缸的缩回或者伸出，实现管片的拼装仿真训练。实施例中，操作输入模块采用1:1仿真操作台或触控屏。针对盾构机属于高价值设备，无法进行频次较高的训练的问题，实施例采用了1:1仿真操作台并联动了展示VR，学员可以反复学习。采用1:1仿真操作台，对初次接触盾构机的学生，有直观的学习内容展示工具，容易理解。实施例中，仿真操作台设有掘进操作单元和拼装操作单元，掘进操作单元：实现盾构机的掘进操作工序：拼装操作单元：实现盾构机的拼装操作工序。实施例中，还包括头戴VR，头戴VR：通过头戴VR的定位器和手柄实现对操作人员的动作感知，并将动作感知信息发送给PLC控制器，实现对仿真模型的操控。针对盾构机工况环境复杂，一般情况下很难有机会去体验的问题，实施例采用沉浸式VR，能够实现环境及工况的体验。可通过沉浸式头戴VR，在超逼真的虚拟场景中，体验设备结构的细节及观察详细的系统工作工艺流程。针对盾构机从属设备极多，设备间存在大量逻辑关系的问题，实施例可以采用仿真操作台配合VR设备动作演示反复操作，熟悉设备间连锁关系。实施例中，还包括故障报警模块，故障报警模块：在盾构机模型发生故障时，故障信息在仿真展示模块显示，同时故障蜂鸣器发出讯响。实施例系统针对学习对学员盾构机学习培训的需要，优选采用与盾构机生产环境完全一致的1:1仿真操作台，由于操作台的输出端是没有真实盾构机的，所以采用PLC虚拟逻辑进行盾构机控制工艺仿真、采用VR技术进行盾构机机械设备结构仿真，并将VR盾构机的动作展示与操作台按钮联动，提高学员操作仿真系统的实时反馈性。该种盾构机操控驾驶模拟系统，能够让学员更加身临其境的体验和模拟盾构机工作情况。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构机操控驾驶模拟系统，其特征在于：包括仿真展示模块、通讯模块、操作输入模块、PLC控制器和仿真模型服务器，仿真展示模块：通过通讯模块接收PLC控制器的指令，并依据指令显示仿真模型以及对应操作；通讯模块：实现PLC控制器的指令传送到仿真展示模块；操作输入模块：依据操作人员的输入，将对应的输入信号传送给PLC控制器；PLC控制器：接收操作输入模块的输入信号，并依据输入信号，发出指令给仿真模型服务器，将仿真模型服务器中的仿真模型在仿真展示模块中进行显示；仿真模型服务器：用于存储仿真模型，包括盾构机3D模型和场景3D模型。

【技术特征摘要】
1.一种盾构机操控驾驶模拟系统，其特征在于：包括仿真展示模块、通讯模块、操作输入模块、PLC控制器和仿真模型服务器，仿真展示模块：通过通讯模块接收PLC控制器的指令，并依据指令显示仿真模型以及对应操作；通讯模块：实现PLC控制器的指令传送到仿真展示模块；操作输入模块：依据操作人员的输入，将对应的输入信号传送给PLC控制器；PLC控制器：接收操作输入模块的输入信号，并依据输入信号，发出指令给仿真模型服务器，将仿真模型服务器中的仿真模型在仿真展示模块中进行显示；仿真模型服务器：用于存储仿真模型，包括盾构机3D模型和场景3D模型。2.如权利要求1所述的盾构机操控驾驶模拟系统，其特征在于：PLC控制器包括掘进训练单元、维修训练单元和管片拼装训练单元；掘进训练单元：依据操作输入模块的输入，实现对仿真模型的操作训练；维修训练单元：依据操作输入模块的输入，实现对仿真模型的维...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永，孙伟国，
申请(专利权)人：常州工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32