[發(fā)明專利]一種模擬分類存儲的仿真教學系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010591394.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111681487A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 汪志鋒;汪華健;崔蕾;徐濤;耿肖肖
• 申請（專利權）人: 上海第二工業(yè)大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G05B19/05
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本發(fā)明公開了一種模擬分類存儲的仿真教學系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括分類存儲仿真模塊和可編程控制模塊；可編程控制模塊是可編程控制器和裝有PLC編程軟件的計算機，主要用于給分類存儲仿真模塊端傳輸PLC控制信號；分類存儲仿真模塊通過通訊線和可編程控制模塊中的PLC相連；所述分類存儲仿真模塊是開發(fā)好的軟件客戶端，主要模擬分類存儲流水線，提供給用戶對工件進行操作控制的實驗環(huán)境；通過本發(fā)明，可以幫助學生理解過程控制自動化專業(yè)知識和PLC的工作原理和應用方法，不用投入真實的操作練習器材（自動化生產線），利用虛擬仿真的方式即達到教學的目的。

技術領域

本發(fā)明公開了一種模擬分類存儲的仿真教學系統(tǒng)，涉及虛擬仿真教學技術領域。

背景技術

自動化生產線的加工實訓主要由工件傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成；它按照一定的工藝順序，通過自動變速器和其它輔助裝置將各種自動機械連接起來，并通過氣動、電動機、傳感器等電氣設備通過電氣控制系統(tǒng)的作用實現(xiàn)電路邏輯控制，使整個系統(tǒng)能夠滿足連續(xù)穩(wěn)定的工藝要求生產滿足特定產品的技術要求。對于自動控制技術，機械與電氣一體化技術，數(shù)字控制技術等專業(yè)相關課程來說，進行生產線教學實訓是必不可少的環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的教育實訓都是真正的器材實驗，學習者在真正的實驗環(huán)境下操作實驗設備完成實驗目的；用實際實驗器材進行實驗教育的教學模式，常常受到一些資源，環(huán)境和人身安全的限制，為此，需要新的工具或手段來滿足實驗教育日益激增的需求。虛擬仿真實驗是在虛擬現(xiàn)實技術的基礎上產生并發(fā)展起來的，其主要組成部分均為計算機虛擬構成的實驗資源，包括實驗室環(huán)境，實驗室儀器，實驗設備等。在虛擬仿真實驗中，學生可以僅僅通過鍵盤和鼠標，數(shù)據(jù)手套等設備與仿真實驗系統(tǒng)中的虛擬設備進行數(shù)據(jù)交換，從而進行各種各樣的實驗操作。學生可以在比較充分的條件下設計和驗證自己的實驗要求，積極主動地進行創(chuàng)造性動手學習。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有實驗教學中存在的缺點,本發(fā)明的目的在于提供一種模擬分類存儲的仿真教學系統(tǒng)。利用本發(fā)明的系統(tǒng)，可以模擬在真實條件下的一條分類存儲生產線，通過真實的可編程控制器來控制虛擬場景中的生產線，達到人機交互；其能用于幫助學生理解過程控制自動化專業(yè)知識和PLC(Programmable Logical Controller以下簡稱PLC)的工作原理和應用方法，不用投入真實的操作練習器材(自動化生產線)，利用虛擬仿真的方式即達到教學的目的。

本發(fā)明的目的是這樣來實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供一種模擬分類存儲的仿真教學系統(tǒng)。其包括分類存儲仿真模塊和可編程控制模塊，分類存儲仿真模塊通過通線和可編程控制模塊相連；其中：

可編程控制模塊，主要包括PLC和裝有PLC編程軟件的計算機，用于提供用戶編程環(huán)境；

分類存儲仿真模塊，為開發(fā)好的模擬分類存儲流水線的軟件客戶端，用于用戶對工件進行分類存儲仿真操作；分類存儲流水線的實驗單元選自供料單元、壓力檢測單元、提取單元、分揀單元和分儲單元中的一種或幾種的組合；

工作時，可編程控制模塊將真實PLC控制信號傳輸?shù)椒诸惔鎯Ψ抡婺K，分類存儲仿真模塊的反饋信號反饋到可編程控制模塊中的PLC。

上述分類存儲仿真模塊的開發(fā)方法如下：使用3Dmax建立模擬分類存儲流水線的模型和動畫，導入到Unity引擎搭建整個軟件人機交互界面、對模型動畫處理以及完成通訊型號進行處理。

優(yōu)選的，建立模擬分類存儲流水線的模型時，將所有的模型進行優(yōu)化，包括使用平滑組替代通過增加面數(shù)來增加平滑度，優(yōu)化內存空間，使用Photoshop圖片剪輯軟件處理貼圖，用凹凸、法線、透明貼圖來替代一些細微效果，降低模型制作難度和模型的內存占用。

優(yōu)選的，在模塊完成開發(fā)后，將四叉樹算法運用到資源調度上，為了將場景中在攝像機視角內的物體調用到內存，不在視角內進行銷毀。