[實用新型]虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320050097.8
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN203055222U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭樂觀;張安全;白曉亮;張二陽;王鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州捷安高科股份有限公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)是新一代環(huán)保、節(jié)能、通用型焊接操作技能實訓(xùn)與評價系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于中高職及技工類院校、大型企業(yè)（船舶、鋼鐵、石化等）內(nèi)部培訓(xùn)部門和焊接培訓(xùn)中心等焊接專業(yè)實作、考核、教學(xué)管理。該系統(tǒng)基于最新的計算機(jī)仿真技術(shù)，無需真實焊機(jī)，通過仿真主控系統(tǒng)實時采集焊接時焊槍的位置、速度和角度數(shù)據(jù)，結(jié)合渲染引擎構(gòu)成虛擬實作環(huán)境，可實時看到焊接電弧、火花飛濺、焊液的流動及冷卻、三維立體焊縫的生成等逼真效果，并伴隨真實的各種音效。

在焊接施工中，存在平焊、橫焊和仰焊等多種焊接方式，為了讓學(xué)員全面掌握這些焊接方式，培訓(xùn)過程中需要經(jīng)常更換焊件并調(diào)整焊臺的高度、姿態(tài)等。對于這些需求，現(xiàn)有的虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)一般是采用人工調(diào)整方式或電動調(diào)整方式來完成，部分產(chǎn)品甚至不具備焊臺的調(diào)節(jié)功能。人工調(diào)整方式需要借助人力搬動實現(xiàn)上下移動或左右旋轉(zhuǎn)焊臺，操作耗時而且費(fèi)力；電動調(diào)整方式采用復(fù)雜的電子機(jī)械控制系統(tǒng)，驅(qū)動多個電機(jī)動作，實現(xiàn)焊臺的上下移動或左右旋轉(zhuǎn)，電動調(diào)整方式結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜，造價高昂且故障率較高。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，提供了一種虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機(jī)構(gòu)。通過操縱轉(zhuǎn)換手柄，控制虛擬環(huán)境中的焊臺實現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮等功能，滿足焊臺姿態(tài)調(diào)整的需要。具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、操作方便、成本低廉且故障率低的特點。

本實用新型的目的是通過以下措施來實現(xiàn)：

本實用新型的虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機(jī)構(gòu)包括調(diào)整手柄、信號電纜、光電隔離單元、信號采集單元、通信單元、主控單元，調(diào)整手柄設(shè)置在虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的焊臺前面板上，其通過多個觸點開關(guān)選擇控制虛擬平臺多方向的運(yùn)動，每個觸電開關(guān)分別通過信號電纜與光電隔離單元連接；信號采集單元主要由并入串出芯片組成，其以并行方式采集各個信號電纜的電平，然后通過串行方式按位傳送到主控單元，主控單元將讀取的方向信息進(jìn)行編碼后由控制通信單元把編碼的信息傳送給主控計算機(jī)，主控計算機(jī)在虛擬視景中控制焊臺的位置及姿態(tài)調(diào)整。

本實用新型所述的調(diào)整手柄四位置主令控制器和兩位置主令控制器。

本實用新型所述的信號電纜采用七芯RVV電纜。

本實用新型所述的光電隔離單元采用六個NEC的高端光耦PS2801C。

????本實用新型所述的信號采集單元主要由SN74HC165N并入串出芯片組成。

????本實用新型所述的通信單元采用RS232串口協(xié)議與主控計算機(jī)通信，采用Model?Bus通信協(xié)議。

????本實用新型所述的主控單元采用Cortex-M3內(nèi)核的32位MCU—STM32F103C8T6。

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型由于在現(xiàn)有虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)上設(shè)置調(diào)控機(jī)構(gòu)，通過電路中虛擬平臺控制模塊的信號處理及仿真系統(tǒng)模塊的配合，控制虛擬環(huán)境中的焊臺實現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮等功能，滿足在焊接培訓(xùn)過程中對焊臺姿態(tài)調(diào)整的需要。解決了現(xiàn)有人工調(diào)整方式或電動調(diào)整方式存在的操作耗時而且費(fèi)力、結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜，造價高昂且故障率較高的弊端。具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、操作方便、成本低廉且故障率低的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型操控手柄位置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型虛擬平臺控制模塊的控制原理圖。

圖中：Control_A為四位置主令控制器，Control_B為兩位置主令控制器。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，以實例的方式對本實用新型作進(jìn)一步描述：

如圖1所示：本實施例所述的虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機(jī)構(gòu)，是在現(xiàn)有系統(tǒng)配備的焊臺前面板上安裝四位置主令控制器Control_A和兩位置主令控制器Control_B；在現(xiàn)有系統(tǒng)柜體內(nèi)配備虛擬平臺控制模塊。主令控制器Control_A的型號為施奈德XD2PA24CR，主令控制器Control_B的型號為施奈德XD2PA22CR，采用螺絲固定。其中主令控制器Control_A可以向上、下、左、右四個方向扳動，主令控制器Control_B可以向上、下兩個方向扳動；虛擬平臺控制模塊用于控制虛擬環(huán)境中的操作平臺的上升、下降，順、逆時針旋轉(zhuǎn)及伸、縮的移動。

三維視景中焊件位置的調(diào)整，由虛擬平臺控制系統(tǒng)完成。虛擬平臺控制模塊包括調(diào)整手柄、信號電纜、光電隔離單元、信號采集單元、通信單元、主控單元。