專利名稱：虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于虛擬焊接綜合仿真實訓系統(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系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(gòu)。
背景技術(shù)：
虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)是新一代環(huán)保、節(jié)能、通用型焊接操作技能實訓與評價系統(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)部培訓部門和焊接培訓中心等焊接專業(yè)實作、考核、教學管理。該系統(tǒng)基于最新的計算機仿真技術(shù)，無需真實焊機，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，為了讓學員全面掌握這些焊接方式，培訓過程中需要經(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，操作耗時而且費力；電動調(diào)整方式采用復雜的電子機械控制系統(tǒng)，驅(qū)動多個電機動作，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系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(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系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(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)整手柄設置在虛擬焊接綜合仿真實訓系統(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，主控計算機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)議與主控計算機通信，采用ModelBus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系統(tǒng)上設置調(diào)控機構(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力、結(jié)構(gòu)精密復雜，造價高昂且故障率較高的弊端。具有結(jié)構(gòu)設計簡單、操作方便、成本低廉且故障率低的特點。

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系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(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Contix)l_A和兩位置主令控制器Contix)l_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&)11廿01_4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Contro 1_么可以向上、下、左、右四個方向扳動，主令控制器Contro 1_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。如圖2所示:調(diào)整手柄由兩個主令控制器組成，即四位置主令控制器Contix)l_A和兩位置主令控制器Contix)l_B，用于選擇控制虛擬平臺運動的上、下、左、右、前、后六個方向，當扳動主令控制器選擇某個方向時，就在該方向的采集電纜上產(chǎn)生一個DC12V的電平信號；信號電纜采用七芯RVV電纜，幾乎無衰減地把信號傳輸?shù)焦怆姼綦x單元；光電隔離單元采用六個NEC的高端光耦PS2801C，把信號電纜上的DC12V與信號采集單元的DC3.3V隔離開來，保護虛擬平臺控制系統(tǒng)上的低電壓芯片；信號采集單元主要由SN74HC165N并入串出芯片組成，它以并行方式采集到六個方向信號電纜的電平，然后通過串行方式按位傳送到主控單元；通信單元采用RS232串口協(xié)議與主控計算機通信，在應用層，為保證傳輸信息的可靠、完整性，采用Model Bus通信協(xié)議；主控單元(CPU)是虛擬平臺控制系統(tǒng)的核心模塊，采用Cortex-M3內(nèi)核的32位MCU — STM32F103C8T6，它負責從信號采集單元讀取方向信息，并把方向信息經(jīng)過編碼后，控制通信單元把編碼后的信息傳送給主控計算機。當需要調(diào)整虛擬系統(tǒng)中的焊臺位置時，扳動相應主令控制器Contix)l_A*主令控制器Control_B，相應部位的觸點閉合，驅(qū)動光耦L E D的電平信號導通，產(chǎn)生一個高電平信號到移位寄存器的輸入端。主控C P U通過移位寄存器的串行輸出口，讀到移位寄存器的并行輸入端口的信息，從而得到主令控制器各觸點的狀態(tài)，進而得到操作人員對焊件平臺的移動意圖。主控C P U對主令控制器的狀態(tài)進行編碼，并把編碼信息傳遞給主控計算機。主控計算機接收到編碼信息后，通過軟件控制模塊，在虛擬視景中控制焊臺的位置及姿態(tài)調(diào)整。
權(quán)利要求1.一種虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(gòu)，包括虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)的焊臺前面板，其特征是:其主要由調(diào)整手柄、信號電纜、光電隔離單元、信號采集單元、通信單元、主控單元組成，調(diào)整手柄設置在所述虛擬焊接綜合仿真實訓系統(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，主控計算機在虛擬視景中控制焊臺的位置及姿態(tài)調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(gòu)，其特征是:所述的調(diào)整手柄為四位置主令控制器(Control_A)和兩位置主令控制器(Contro 1_B)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(gòu)，其特征是:所述的信號電纜采用七芯RVV電纜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(gòu)，其特征是:所述的光電隔離單元采用六個NEC的高端光耦PS2801C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(gòu)，其特征是:所述的信號采集單元主要由SN74HC165N并入串出芯片組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(gòu)，其特征是:所述的通信單元采用RS232串口協(xié)議與主控計算機通信，采用Model Bus通信協(xié)議。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(gòu)，其特征是:所述的主控單元采用Cortex-M3內(nèi)核的32位MCU — STM32F103C8T6。
專利摘要本實用新型公開的虛擬焊接綜合仿真實訓系統(tǒng)焊件位置的調(diào)控機構(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、主控單元組成，調(diào)整手柄設置在所述虛擬焊接綜合仿真實訓系統(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，主控計算機在虛擬視景中控制焊臺的位置及姿態(tài)調(diào)整。具有結(jié)構(gòu)設計簡單、操作方便、成本低廉且故障率低的特點。
文檔編號G09B9/00GK203055222SQ20132005009
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者鄭樂觀, 張安全, 白曉亮, 張二陽, 王鵬 申請人:鄭州捷安高科股份有限公司