一种海工升降平台的模拟升降操作系统技术方案

一种海工升降平台的模拟升降操作系统，包括TCP服务器及TCP服务器的客户端，所述TCP服务器用于加载虚拟模型，虚拟模型包括海工升降平台的三维模型和动作执行模块，所述三维模型根据真实的海工升降平台建立，三维模型包括平台组件和四个桩腿组件，动作执行模块包括平台控制模块和四个与桩腿组件一一对应的桩腿控制模块；桩腿控制模块接收TCP服务器的客户端发送的动作指令，并根据动作指令控制对应的桩腿组件的动作；平台控制模块根据各桩腿组件的动作控制平台组件的动作。本设计能逼真的模拟海工升降平台的作业场景，有利于操作人员快速、熟练的掌握海工升降平台的操作方法。熟练的掌握海工升降平台的操作方法。熟练的掌握海工升降平台的操作方法。

【技术实现步骤摘要】
一种海工升降平台的模拟升降操作系统


[0001]本专利技术涉及海工平台升降系统操作模拟领域，尤其涉及一种海工升降平台的模拟升降操作系统，适用于海工平台升降系统的操作模拟培训。

技术介绍

[0002]海工平台升降作为海工平台的重要组成部分，操作人员或操船手能否快速、熟练掌握升降系统操作步骤及操作方法，直接决定着基于升降系统的海工平台能否快速、安全的投入使用，同时操作的熟练程度直接决定着海工平台在使用过程中的安全性。关于如何让升降系统操作人员快速、熟练的掌握实船操作方法，目前还没有成熟经验借鉴，同时在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：1、传统的海工平台操作方法的掌握，主要是设备厂k家技术人员以PPT课件+培训教材的课培训方式，向操作人员讲述升降系统工作原理、及操作步骤、注意事项，该培训方式比较对操作人员的技术基础要求较高，培训方式单调，接受培训的操作人员培训完后普遍反映掌握深度不够，印象不深刻，无法快速短期内形成深刻的操作方法记忆；2、操作人员在培训时无法对实际的操作系统进行实物操作训练，直接在“试航”阶段开始实船操作，实船操作初期操作人员熟练度较低，存在安全风险。
[0003]3、因受到现实条件如成本、交货期及海域条件等限制，在升降系统海工平台交付给船东前，操作人员几乎没有进行过实船操作，而是通过“试航”方式，进行实物操作训练，该方法时间长、成本极高，同时还存在较大
ꢀ“
试错”风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的操作人员或操船手难以快速、熟练掌握升降系统操作步骤及操作方法的问题，提供了一种结合了实物控制平台和虚拟模型的海工升降平台的模拟升降操作系统。
[0005]为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：所述模拟升降操作系统包括TCP服务器及TCP服务器的客户端，所述TCP服务器用于加载虚拟模型，所述虚拟模型包括海工升降平台的三维模型和动作执行模块，所述三维模型根据真实的海工升降平台建立，三维模型包括平台组件和四个桩腿组件，所述动作执行模块包括平台控制模块和四个与桩腿组件一一对应的桩腿控制模块；所述桩腿控制模块的使用方法包括：桩腿控制模块接收TCP服务器的客户端发送的动作指令，并根据动作指令控制对应的桩腿组件的动作；所述平台控制模块的使用方法包括：平台控制模块根据各桩腿组件的动作控制平台组件的动作。
[0006]所述虚拟模型还包括虚拟摄像头，所述虚拟摄像头的使用方法包括：虚拟摄像头获取三维模型的图像信息，并将三维模型的图像信息发送给显示设备；所述显示设备的使用方法包括：显示设备接收并显示三维模型的图像信息。
[0007]所述虚拟模型还包括状态反馈模块，所状态反馈模块的使用方法包括：状态反馈模块获取三维模型的模拟状态数据，并将三维模型的模拟状态数据发送给显示设备、语音播报模块；所述显示设备的使用方法还包括：显示设备接收并显示三维模型的模拟状态数据；所述语音播报模块的使用方法包括：语音播报模块接收三维模型的模拟状态数据并在三维模型的模拟状态数据超过正常范围时发出语音提示；所述三维模型的模拟状态数据包括：各桩腿组件中桩腿的升降位移数据、各桩腿组件中桩腿的负载数据、各桩腿组件中升降油缸的状态数据、各桩腿组件中插销的状态数据、平台组件的倾斜方向及倾斜角度数据。
[0008]所述桩腿组件的动作包括：桩腿组件中桩腿的升降、桩腿组件中各插销的插拔、桩腿组件中各升降油缸的伸缩；所述平台组件的动作包括：平台组件的升降、倾斜。
[0009]在所述各桩腿组件中，在每个插销的后侧设置一个插销插入模拟限位开关和一个插销拔出模拟限位开关，所述插销插入模拟限位开关和插销拔出模拟限位开关沿对应插销的插拔方向依次设置，插销插入模拟限位开关与插销拔出模拟限位开关之间设置有触碰块，所述触碰块与对应的插销固定连接；所述动作执行模块还包括碰撞检测模型，所述碰撞检测模型的使用方法包括：碰撞检测模型检测触碰块与插销插入模拟限位开关、插销拔出模拟限位开关之间的碰撞，根据检测结果生成布尔变量，并将布尔变量发送给桩腿控制模块；所述桩腿控制模块的使用方法还包括：桩腿控制模块根据接收到的布尔变量判断各插销是否已完成插拔，并控制已完成插拔的插销停止插拔动作。
[0010]所述碰撞检测模型检测触碰块与插销插入模拟限位开关、插销拔出模拟限位开关之间的碰撞，根据检测结果生成相应的布尔变量具体包括：定义三维模型中第M个桩腿组件上的第N个插销所对应的布尔变量Leg(M)UpPin(N)In和Leg(M)UpPin(N)Out；桩腿控制模块控制三维模型中第M个桩腿组件上的第N个插销进行插拔时，若碰撞检测模型检测到三维模型中第M个桩腿组件上的第N个插销上的触碰块触碰插销插入模拟限位开关，则碰撞检测模型将Leg(M)UpPin(N)In的值设置为“TRUE”，否则碰撞检测模型将Leg(M)UpPin(N)In的值设置为“FALSE”；在桩腿控制模块控制三维模型中第M个桩腿组件上的第N个插销执行伸缩动作时，若对应的三维模型中第M个桩腿组件上的第N个插销上的触碰块触碰插销拔出模拟限位开关，则碰撞检测模型将Leg(M)UpPin(N)Out的值设置为“TRUE”，否则碰撞检测模型将Leg(M)UpPin(N)Out的值设置为“FALSE”；所述桩腿控制模块根据接收到的布尔变量判断各插销是否已完成插拔具体包括：当Leg(M)UpPin(N)In的值为“TRUE”或Leg(M)UpPin(N)Out的值为“TRUE”时，桩腿控制模块判断三维模型中第M个桩腿组件上的第N个插销已完成插拔。
[0011]定义三维模型中，第m个桩腿组件上的第n个升降油缸的缸体和与第m个桩腿组件上的第n个油缸相连接的环梁之间的相对位移为Leg(m)UpBeam(n)distance；桩腿控制模块控制三维模型中第m个桩腿组件上的第n个升降油缸进行伸缩时，设
置Leg(m)UpBeam(n)distance的最小值为0，设置Leg(m)UpBeam(n)distance的最大值为HydroCylinderMoveRange，当Leg(m)UpBeam(n)distance超过HydroCylinderMoveRange或到达最小值0时，桩腿控制模块控制第m个桩腿组件上的第n个升降油缸停止伸缩动作。
[0012]所述Leg(m)UpBeam(n)distance的计算方法如下：S1、计算初始状态下第m个桩腿组件上的第n个升降油缸的位移相对坐标PositionInit：PositionInit=UpBeamMotionModuleTF.position(0)
‑
WedgeTF.position(0)；其中，UpBeamMotionModuleTF.position(0)为第m个桩腿组件上的第n个升降油缸在活塞杆缩回状态下时与其相连的环梁的位置坐标，WedgeTF.position(0)为第m个桩腿组件上的第n个升降油缸在活塞杆缩回状态下时其缸体的位置坐标；S2、计算当前状态下第m个桩腿组件上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海工升降平台的模拟升降操作系统，其特征在于：所述模拟升降操作系统包括TCP服务器及TCP服务器的客户端，所述TCP服务器用于加载虚拟模型，所述虚拟模型包括海工升降平台的三维模型（1）和动作执行模块（2），所述三维模型（1）根据真实的海工升降平台建立，三维模型（1）包括平台组件（11）和四个桩腿组件（12），所述动作执行模块（2）包括平台控制模块（21）和四个与桩腿组件（12）一一对应的桩腿控制模块（22）；所述桩腿控制模块（22）的使用方法包括：桩腿控制模块（22）接收客户端发送的动作指令，并根据动作指令控制对应的桩腿组件（12）的动作；所述平台控制模块（21）的使用方法包括：平台控制模块（21）根据各桩腿组件（12）的动作控制平台组件（11）的动作。2.根据权利要求1所述的一种海工升降平台的模拟升降操作系统，其特征在于：所述虚拟模型还包括虚拟摄像头（7），所述虚拟摄像头（7）的使用方法包括：虚拟摄像头（7）获取三维模型（1）的图像信息，并将三维模型（1）的图像信息发送给显示设备（6）；所述显示设备（6）的使用方法包括：显示设备（6）接收并显示三维模型（1）的图像信息。3.根据权利要求2所述的一种海工升降平台的模拟升降操作系统，其特征在于：所述虚拟模型还包括状态反馈模块（3），所状态反馈模块（3）的使用方法包括：状态反馈模块（3）获取三维模型（1）的模拟状态数据，并将三维模型（1）的模拟状态数据发送给显示设备（6）、语音播报模块（8）；所述显示设备（6）的使用方法包括：显示设备（6）接收并显示三维模型（1）的模拟状态数据；所述语音播报模块（8）的使用方法包括：语音播报模块（8）接收三维模型（1）的模拟状态数据并在三维模型（1）的模拟状态数据超过正常范围时发出语音提示；所述三维模型（1）的模拟状态数据包括：各桩腿组件（12）中桩腿的升降位移数据、各桩腿组件（12）中桩腿的负载数据、各桩腿组件（12）中升降油缸的状态数据、各桩腿组件（12）中插销的状态数据、平台组件（11）的倾斜方向及倾斜角度数据。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种海工升降平台的模拟升降操作系统，其特征在于：所述桩腿组件（12）的动作包括：桩腿组件（12）中桩腿的升降、桩腿组件（12）中各插销的插拔、桩腿组件（12）中各升降油缸的伸缩；所述平台组件（11）的动作包括：平台组件（11）的升降、倾斜。5.根据权利要求4所述的一种海工升降平台的模拟升降操作系统，其特征在于：在所述各桩腿组件（12）中，在每个插销的后侧设置一个插销插入模拟限位开关（122）和一个插销拔出模拟限位开关（123），所述插销插入模拟限位开关（122）和插销拔出模拟限位开关（123）沿对应插销的插拔方向依次设置，插销插入模拟限位开关（122）与插销拔出模拟限位开关（123）之间设置有触碰块（121），所述触碰块（121）与对应的插销固定连接；所述动作执行模块（2）还包括碰撞检测模型（23），所述碰撞检测模型（23）的使用方法包括：碰撞检测模型（23）检测触碰块（121）与插销插入模拟限位开关（122）、插销拔出模拟限位开关（123）之间的碰撞，根据检测结果生成布尔变量，并将布尔变量发送给桩腿控制模块（22）；
所述桩腿控制模块（22）的使用方法包括：桩腿控制模块（22）根据接收到的布尔变量判断各插销是否已完成插拔，并控制已完成插拔的插销停止插拔动作。6.根据权利要求5所述的一种海工升降平台的模拟升降操作系统，其特征在于：所述碰撞检测模型（23）检测触碰块（121）与插销插入模拟限位开关（122）、插销拔出模拟限位开关（123）之间的碰撞，根据检测结果生成相应的布尔变量具体包括：定义三维模型（1）中第M个桩腿组件（12）上的第N个插销所对应的布尔变量Leg(M)UpPin(N)In和Leg(M)UpPin(N)Out；桩腿控制模块（22）控制三维模型（1）中第M个桩腿组件（12）上的第N个插销进行插拔时，若碰撞检测模型（23）检测到三维模型（1）中第M个桩腿组件（12）上的第N个插销上的触碰块（121）触碰插销插入模拟限位开关（122），则碰撞检测模型（23）将Leg(M)UpPin(N)In的值设置为“TRUE”，否则碰撞检测模型（23）将Leg(M)U...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志坚，江志钢，王金秋，司小冬，
申请(专利权)人：武汉船用机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：