[發明專利]一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺及其控制方法

有效

• 申請號: 201210013143.7
• 申請日: 2012-01-14
• 公開（公告）號: CN102542866A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 邴志剛
• 申請（專利權）人: 好利晟（天津）科技發展有限責任公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G05B17/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及儀器領域，特別涉及一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺及其控制方法。

背景技術

3D交互式在線廣義對象與系統平臺是面向現代工程能力培養和現代技能培訓的全新一代綜合實踐平臺。參見圖1，典型的控制系統均由控制器和廣義對象(包括被控對象、傳感器和執行器等)兩部分組成，被控對象(例如傳送帶等)也稱工藝對象，而傳感器(例如壓力傳感器等)和執行器(例如電機等)等是工藝部件。

在教學(理論、實驗、實訓和綜合設計等)、培訓(就業前培訓、再就業培訓、崗前培訓和工業訓練等)、展示與表現(會展和生產過程監控等)等領域，目前典型的廣義對象解決方案主要包括以下幾類。

(1)實物

即采用完全真實的被控對象、傳感器和執行器。主要問題：不同領域、不同行業、不同專業和不同層次的用戶所需的被控對象種類繁多，而且很多被控對象的價格不菲；隨著技術的發展、培訓者的變更以及不同階段的培訓目標而引起的用戶需求變更，需要不斷更新和變換實物對象。

(2)微縮模型

即采用真實被控對象、傳感器和執行器的微縮版。例如，微縮電梯和微縮停車場等。主要問題：通常比“實物”方案成本低，但也存在所需被控對象微縮模型種類繁多的問題。

(3)簡單模擬

即采用相對簡單的部件模擬被控對象、傳感器和執行器。例如，用轉軸模擬被控對象(例如汽車)，用開關狀態模擬傳感器信息(例如位置)，用燈的亮滅模擬執行器動作(例如電機的啟停)等。主要問題：往往過于簡單以至于真實性和用戶體驗較差。

(4)組態軟件與仿真平臺

組態(Configuration)指模塊化任意組合。通用組態軟件的主要特點體現在延續性、可擴充性、封裝性和通用性。仿真平臺按照系統的特征可分為連續系統仿真和離散事件系統仿真，按照仿真實驗中所取的時間(模型時間)標尺ζ與自然時間(原型時間)標尺T之間的比例關系可分為實時仿真和非實時仿真，按照參與仿真的模型種類不同可分為物理仿真和數學仿真。主要問題：目前組態軟件通常為2D模式，且為軟組態；組態軟件與仿真平臺自身實際操作性與實踐性(例如硬組態連接、故障設置與排除等功能)較差。綜上所述，各實現方案特點參見表1。

表1??廣義對象典型解決方案對比一覽表

發明人在實現本發明的過程中，發現現有技術中至少存在以下缺點和不足：

上述結構與方法實現廣義對象時在成本、靈活性、用戶體驗與真實性、實際操作性與實踐性等性能指標之間存在矛盾，無法同時在這幾方面都取得較好的效果，不能很好地協調統一。

發明內容

本發明提供了一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺及其控制方法，本發明實現了廣義對象同時在成本、靈活性、用戶體驗與真實性、實際操作性與實踐性等性能指標取得優勢，實現了很好的協調統一，詳見下文描述：

一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺，所述平臺包括：3D主機、至少一個3D廣義對象顯示子系統、內部通信子系統、至少一個工藝部件顯示子系統、至少一個工藝部件接口子系統、對外接口與通信子系統和電源子系統，其中，

所述電源子系統為所述3D主機、所述3D廣義對象顯示子系統、所述內部通信子系統、所述工藝部件顯示子系統、所述工藝部件接口子系統和所述對外接口與通信子系統提供電源；所述3D主機通過所述內部通信子系統與所述工藝部件接口子系統相連；所述工藝部件顯示子系統顯示所述3D主機發送的工藝部件及其引腳信息；用戶根據所述工藝部件顯示子系統顯示的信息結合控制結構通過所述工藝部件接口子系統進行工藝部件硬組態連接；所述3D廣義對象顯示子系統顯示所述3D主機的廣義對象實時運行狀態和人機交互操作界面。

所述平臺還包括：控制器子系統，

所述控制器子系統用于與所述工藝部件接口子系統、所述內部通信子系統和用戶之間的狀態和信息交互。

所述平臺還包括：外部智能設備與系統，

所述外部智能設備與系統通過所述對外接口與通信子系統分別與所述3D主機、所述內部通信子系統和所述工藝部件接口子系統通信。

所述對外接口與通信子系統還用于對所述3D主機和所述工藝部件接口子系統的升級。

所述工藝部件顯示子系統與所述工藝部件接口子系統的個數相匹配。

一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺的控制方法，所述方法包括以下步驟：