掘進機操作模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種虛擬操作培訓(xùn)裝置，具體地說是一種掘進機操作模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在礦山開采過程中，由于井下條件復(fù)雜，需要配備先進的作業(yè)設(shè)備并采用科學(xué)的開采工藝才能保證煤礦開采的安全有序，煤礦從業(yè)人員也需要經(jīng)過嚴格的專業(yè)技能培訓(xùn)才能滿足作業(yè)要求?，F(xiàn)階段，我國煤礦從業(yè)人員在進行技能培訓(xùn)時，主要還是采用下井實地進行上機操作的方式，這種訓(xùn)練模式既增加了燃油消耗等培訓(xùn)成本，也增加了不安全因素，同時也會對井下的正常生產(chǎn)作業(yè)造成影響，加之培訓(xùn)時通常是幾個人甚至十幾個受訓(xùn)人員輪流使用同一臺掘進機進行訓(xùn)練，使整個培訓(xùn)周期加長，而且培訓(xùn)效率低下，培訓(xùn)效果有限。隨著科技的發(fā)展，虛擬技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如果能將虛擬技術(shù)應(yīng)用于煤礦從業(yè)人員的培訓(xùn)中，將有效提高培訓(xùn)效率。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種掘進機操作模擬裝置，真實模擬掘進機的操作方式及操作手感，使人們可以在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中操作掘進機，從而達到在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中對掘進機工人進行培訓(xùn)的目的。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0005]—種掘進機操作模擬裝置，包括殼體、模擬操作箱組件、模擬控制手柄組件、模擬雙聯(lián)液控手柄組件、座椅和模擬水閥組件，其中模擬操作箱組件和模擬控制手柄組件均設(shè)置于所述殼體內(nèi)，模擬雙聯(lián)液控手柄組件、座椅和模擬水閥組件均安裝在所述殼體的水平側(cè)上，在所述模擬操作箱組件、模擬控制手柄組件、模擬雙聯(lián)液控手柄組件和模擬水閥組件上均設(shè)有轉(zhuǎn)接板，在所述模擬控制手柄組件內(nèi)設(shè)有MCU模塊，在模擬操作箱組件上設(shè)有控制面板，在模擬控制手柄組件內(nèi)設(shè)有多個操控機構(gòu)，在模擬雙聯(lián)液控手柄組件上設(shè)有手柄桿機構(gòu)，在模擬水閥組件上設(shè)有電位器，所述控制面板、操控機構(gòu)、手柄桿機構(gòu)和電位器均通過轉(zhuǎn)接板與所述MCU模塊相連。
[0006]所述控制面板上的指示裝置和控制裝置分別通過線路與模擬操作箱組件上的轉(zhuǎn)接板相連，所述指示裝置和控制裝置包括顯示屏、急停按鈕、鈕子開關(guān)和電壓表。
[0007]所述操控機構(gòu)包括自恢復(fù)模塊和自鎖模塊，所述自恢復(fù)模塊上設(shè)有霍爾角度傳感器，所述自鎖模塊上設(shè)有行程開關(guān)，所述霍爾角度傳感器和行程開關(guān)分別與模擬控制手柄組件上的轉(zhuǎn)接板相連。
[0008]所述自恢復(fù)模塊包括小齒輪、大齒輪、支撐架體、彈簧、霍爾角度傳感器、回轉(zhuǎn)軸、滑動軸和連桿，所述回轉(zhuǎn)軸安裝在所述支撐架體上端，操控機構(gòu)上的操控手柄與所述回轉(zhuǎn)軸固連，所述滑動軸可移動地設(shè)置于所述支撐架體下端，所述回轉(zhuǎn)軸與所述連桿相連，所述連桿下端插裝入所述滑動軸中，所述連桿上套裝有彈簧，霍爾角度傳感器設(shè)置于支撐架體內(nèi)且在輸入軸上設(shè)有小齒輪，在所述回轉(zhuǎn)軸上設(shè)有大齒輪，所述小齒輪與大齒輪嚙合。
[0009]所述滑動軸兩端均設(shè)有軸承，在支撐架體的支撐板上設(shè)有開口，所述開口下側(cè)面為光滑弧面，所述滑動軸兩端的軸承分別沿兩側(cè)不同的弧面滑動;所述支撐架體兩側(cè)分別有接插頭和接插座。
[0010]所述自鎖模塊包括支撐架體、回轉(zhuǎn)軸、連桿、滑動軸、行程開關(guān)和彈簧，所述回轉(zhuǎn)軸安裝在所述支撐架體上端，操控機構(gòu)上的操控手柄與所述回轉(zhuǎn)軸固連，所述滑動軸可移動地設(shè)置于所述支撐架體下端，所述回轉(zhuǎn)軸與所述連桿相連，所述連桿下端插裝入所述滑動軸中，所述連桿上套裝有彈簧，在支撐架體的支撐板上設(shè)有開口，所述開口兩側(cè)均設(shè)置有鎖定滑動軸的止動槽，所述開口兩側(cè)分別設(shè)有行程開關(guān)，所述滑動軸鎖定時與任一行程開關(guān)相抵。
[0011]所述滑動軸兩端均設(shè)有軸承，所述開口下側(cè)面為光滑弧面，所述滑動軸兩端的軸承分別沿兩側(cè)不同的弧面滑動，所述止動槽與所述開口下側(cè)的弧面銜接;在所述支撐架體兩側(cè)分別有接插頭和接插座。
[0012]所述手柄桿機構(gòu)包括搖桿和十字搖桿電位器，所述十字搖桿電位器通過模擬雙聯(lián)液控手柄組件上的轉(zhuǎn)接板與MCU模塊相連。
[0013]在所述模擬雙聯(lián)液控手柄組件的殼體內(nèi)設(shè)有給所述MCU模塊供電的電池，在所述殼體上還設(shè)有電源開關(guān)、電源指示燈和運行指示燈。
[0014]所述模擬水閥組件包括水閥組件殼體、水閥手柄和電位器，在所述模擬水閥組件內(nèi)設(shè)有與MCU模塊相連的轉(zhuǎn)接板，所述電位器與所述轉(zhuǎn)接板相連，水閥手柄安裝在水閥組件殼體上并與所述電位器相連。
[0015]本實用新型的優(yōu)點與積極效果為:
[0016]1、本實用新型提供了一種與真實掘進機操作手感相似的操作裝置，并且可以與虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域相結(jié)合，進而能夠?qū)崿F(xiàn)在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域模擬掘進機操作，完成掘進機操作虛擬教學(xué)過程。
[0017]2、本實用新型在模擬培訓(xùn)時能夠提供更好的交互感覺，提高培訓(xùn)效率。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0019]圖2為圖1中模擬操作箱組件的示意圖，
[0020]圖3為圖1中模擬控制手柄組件的示意圖，
[0021 ]圖4為圖1中模擬雙聯(lián)液控手柄組件的示意圖，
[0022]圖5為圖1中模擬水閥組件的示意圖，
[0023]圖6為圖3中自恢復(fù)模塊的主視圖，
[0024]圖7為圖6中A-A剖視圖，
[0025]圖8為圖3中自鎖模塊的主視圖，
[0026]圖9為圖8中B-B剖視圖。
[0027]其中，I為殼體;2為模擬操作箱組件，21為控制面板，22為顯示屏，23為轉(zhuǎn)接板，24為急停按鈕，25為鈕子開關(guān)，26為電壓表;3為模擬控制手柄組件，31為支架，32為轉(zhuǎn)接板，33為安裝板，34為橡膠套，35為操控手柄，36為MCU模塊;4為模擬雙聯(lián)液控手柄組件，41為殼體，42為電池，43為電源指示燈，44為運行指示燈，45為十字搖桿電位器，46為搖桿，47為電源開關(guān)，48為轉(zhuǎn)接板;5為座椅;6為模擬水閥組件，61為殼體，62為水閥手柄，63為電位器;7為自恢復(fù)模塊，701為小齒輪，702為大齒輪，703為支撐板，704為連接塊，705為彈簧，706為霍爾角度傳感器，707為回轉(zhuǎn)軸，708為軸承，709為接插頭，710為接插座，711為銷釘，712為螺柱，713為軸承，714為彈簧擋圈，715為滑動軸，716為連桿，717為彈簧座;8為自鎖模塊，801為銷釘，802為連接塊，803為螺柱，804為接插座，805為支撐板，806為止動槽，807為行程開關(guān)，808為接插頭，809為軸承，810為回轉(zhuǎn)軸，811為彈簧座，812為連桿，813為滑動軸，814為軸承，815為彈簧擋圈，816為彈簧。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。
[0029]如圖1?5所示，本實用新型包括殼體1、模擬操作箱組件2、模擬控制手柄組件3、模擬雙聯(lián)液控手柄組件4、座椅5和模擬水閥組件6，所述殼體I呈L型，模擬操作箱組件2和模擬控制手柄組件3均設(shè)置于所述殼體I的豎直側(cè)內(nèi)，模擬雙聯(lián)液控手柄組件4、座椅5和模擬水閥組件6均安裝在所述殼體I的水平側(cè)上，其中模擬雙聯(lián)液控手柄組件4設(shè)置于座椅5的右手偵U，模擬水閥組件6設(shè)置于座椅5后側(cè)，在所述模擬操作箱組件2、模擬控制手柄組件3、模擬雙聯(lián)液控手柄組件4和模擬水閥組件6上均設(shè)有轉(zhuǎn)接板，在所述模擬控制手柄組件3內(nèi)設(shè)有MCU模塊36，各個轉(zhuǎn)接板均通過線路與所述M⑶模塊36相連，所述M⑶模塊36包含有無線串口模塊，以實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的通訊功能，本實施例中，所述MCU模塊為cortex M3內(nèi)核，包含2.4GHz無線串口。
[0030]如圖2所示，在模擬操作箱組件2上設(shè)有控制面板21，所述控制面板21上的指示裝置和控制裝置分別通過線路與模擬操作箱組件2上的轉(zhuǎn)接板23相連，控制面板21上的指示裝置和控制裝置包括顯示屏22、急停按鈕24、鈕子開關(guān)25和電壓表26，各個指示裝置和控制裝置均按照真實掘進機的控制面板布局。所述MCU模塊36通過檢測急停按鈕24和鈕子開關(guān)25的狀態(tài)來得知用戶所需要的掘進機的工作狀態(tài)，經(jīng)過處理得到一組數(shù)據(jù)，該組數(shù)據(jù)通過無線串口模塊發(fā)往虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的主機，驅(qū)動虛擬的掘進機工作，同時該組數(shù)據(jù)還需要經(jīng)過處理顯示在顯示屏22上，給操作者一個掘進機的工作狀態(tài)展示。電壓表26用來模擬壓力表顯示，實現(xiàn)系統(tǒng)液壓壓力顯示的效果，所述電壓表26通過MCU模塊36的DA功能來進行驅(qū)動，該功能需要虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的主機向MCU模塊36傳送一個模擬壓力數(shù)據(jù)，MCU模塊36對該數(shù)據(jù)進行解碼，通過DA將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量電壓值，驅(qū)動電壓表26的表針位置變化，以達到液壓表顯示的效果。
[0031]如圖3所示，在模擬控制手柄組件3內(nèi)設(shè)有多個操控機構(gòu)，每個操控機構(gòu)均通過線路與模擬控制手柄組件3上的轉(zhuǎn)接板32相連，且每個操控機構(gòu)上的操控手柄35均設(shè)置于殼體I外部供培訓(xùn)人員操控。所述模擬控制手柄組件3包括一個支架31，所述MCU模塊36和轉(zhuǎn)接板32均設(shè)置于所述支架31內(nèi)，各個操控機構(gòu)安裝在所述支架31上表面，在殼體I上設(shè)有一塊安裝板33，每個操控機構(gòu)上的操控手柄35均穿過所述安裝板33伸出至殼體I外部，每個操控手柄35上均設(shè)有橡膠套34，所述橡膠套34安裝在所述安裝板33上。
[0032]所述多個操控機構(gòu)包括自恢復(fù)模塊7和自鎖模塊8，各個操控機構(gòu)通過插接方式依次相連，可以很方便的組合成一組包括任意數(shù)量自恢復(fù)模塊7和自鎖模塊8的組件，本實施例中包括六組自恢復(fù)模塊7和兩組自鎖模塊8。根據(jù)其需要的信號性質(zhì)，所述自恢復(fù)模塊7采用模擬量檢測，即利用霍爾角度傳感器706檢測，所述自鎖模塊8采用數(shù)字量檢測，即利用行程開關(guān)807檢測，各霍爾角度傳感器706以及行程開關(guān)807通過模擬控制手柄組件3上的轉(zhuǎn)接板32與MCU模塊36相連，M⑶模塊36通過所述霍爾角度傳感器706和行程開關(guān)807檢測到使用者的操作，獲得操作數(shù)據(jù)并通過無線串口傳給虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的主機，驅(qū)動虛擬掘進機運動。
[0033]如圖6?7所示，所述自恢復(fù)模塊7包括小齒輪701、大齒輪702、支撐架體、彈簧705、霍爾角度傳感器706、回轉(zhuǎn)軸707、接插頭709v接插座710、滑動軸715和連桿716，兩塊支撐板703通過連接塊704相連形成所述支撐架體，在所述支撐架體兩側(cè)分別設(shè)有接插頭709和接插座710，所述接插頭709和接插座710通過銷釘711定位并通過螺柱712鎖緊安裝在所述支撐架體的支撐板703上。所述回轉(zhuǎn)軸707、滑動軸715和連桿716均設(shè)置于所述支撐架體內(nèi)，其中所述回轉(zhuǎn)軸707通過軸承708支承安裝在所述支撐架體上端，所述操控手柄35即與所述回轉(zhuǎn)軸707固連，所述滑動軸715可移動地設(shè)置于所述支撐架體下端，如圖7所示，所述滑動軸715兩端均設(shè)有軸承713，所述軸承713通過所述滑動軸715的軸肩和彈簧擋圈714固定，如圖6所示，在支撐架體的支撐板703上設(shè)有開口，所述開口下側(cè)面為光滑