本發明屬于操作訓練領域，特別涉及一種六自由度岸橋起重機模擬器。
背景技術：
目前，教育培訓領域正發生重大技術性變化，主要表現在傳統教育培訓資源向現代教育培訓資源的轉變。而仿真模擬技術在這單起著標志性的核心作用。在港口物流這一行業中，起重機是裝卸貨物的主要設備，也是容易出安全事故的設備。一般的起重機模擬器具有訓練臺(激振系統、駕駛室系統)、教員臺(教練員系統、監視系統)和仿真模型(視覺系統、音響系統)3部分，是典型的半實物仿真訓練器，要配置電控系統，整個教學模擬系統組成更復雜，仿真運動效果不夠理想，虛擬環境也不夠好，且價格高、故障多、可靠性低，缺乏推廣價值。總體而言，現今的起重機培訓模擬器存在諸多問題，如功能集成化低，仿真運動效果不夠理想，視覺效果不夠理想，沉浸性較低，動態模擬效果不夠真實等缺點。
技術實現要素：
本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種六自由度岸橋起重機模擬器，能夠讓訓練者在高度仿真的模擬環境下進行起重機技能的高效訓練。
本發明所采用的技術方案如下：
一種六自由度岸橋起重機模擬器：包括駕駛室操作系統、信號采集系統、PLC運動控制器邏輯控制系統、動力學數學模型、教員控制臺系統和虛擬現實系統；
所述教員控制臺系統為整個模擬器的控制者，各個部分的運作可由它通過發送命令數據來控制，同時它也是數據傳輸的中轉站能夠接收和傳遞數據；
所述信號采集系統用于采集駕駛室操作系統的操作數據；
所述PLC運動控制器邏輯控制系統根據操作數據模擬實際工作中的電氣參數指標；
所述動力學數學模型根據操作數據模擬起重機的各種物理特性參數；
所述虛擬現實系統用于提供操作者虛擬現實環境；所述虛擬現實系統包括用于實現圖像模擬的視景系統、聲音模擬的音響系統和座椅振動模擬的座椅振動控制系統。
在上述技術方案的基礎上，本發明還可以作如下改進：
進一步，所述座椅振動控制系統采取六自由度全動平臺仿真。
進一步，還包括指紋識別儀，用戶通過所述指紋識別儀登錄。
進一步，還包括攝像監控系統，攝像監控系統用于監控用戶操作。
進一步，所述駕駛室操作系統內配有立體眼鏡。
進一步，還包括教學投影儀，所述教學投影儀用于教學投影。
與現有技術相比，本發明的優點和有益效果為：
1、本發明采取先進的系統集成，應用計算機虛擬技術，結合自動化測控技術、實時監控技術、數據通訊技術，實現了機—電一體化的系統集成，構建了國際先進水平的仿真操縱平臺。
2、本發明的駕駛室操作系統與實際起重機駕駛室一樣大小，包括座椅、聯動臺、門窗、走道等，具有與實際一樣的操作駕駛環境，實現同樣的功能，提供了完整真實的駕駛操作環境。
3、本發明的虛擬現實系統的視景系統能提供高度的視景沉浸感，虛擬現實系統的音響系統能提供真實的音響效果，虛擬現實系統的座椅振動控制系統能提供真實的駕駛室動態特性，在六自由度運動平臺的支撐下，駕駛室操作系統的振幅、頻率、方向等動態特性與對應的實際起重機一致；如此能高度模擬實際環境，能夠感受到真實的操作過程，可以有效地和周圍真實的環境進行互動，操作者會有身臨其境的感覺。
4、本發明的所述教員控制臺系統為整個模擬器的控制者，各個部分的運作可由它通過發送命令數據來控制，同時它也是數據傳輸的中轉站能夠接收和傳遞數據，整體結構清晰，數據傳輸流暢，便于教員管理，遠程維護模擬器，對學員操作管理，如設置各類參數和考試科目，設置故障考核點，實時跟蹤訓練軌跡，記錄訓練全過程及結果考核，并能回放訓練過程，可發現需改進動作訓練及方法等。
附圖說明
圖1為本發明一實施例所述的六自由度岸橋起重機模擬器的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。根據權利要求書和下面的說明，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
實施例
一種六自由度岸橋起重機模擬器，如圖1所示，包括駕駛室操作系統、信號采集系統、PLC運動控制器邏輯控制系統、動力學數學模型、教員控制臺系統和虛擬現實系統；
所述教員控制臺系統為整個模擬器的控制者，各個部分的運作可由它通過發送命令數據來控制，同時它也是數據傳輸的中轉站能夠接收和傳遞數據；
所述信號采集系統用于采集駕駛室操作系統的操作數據；
所述PLC運動控制器邏輯控制系統根據操作數據模擬實際工作中的電氣參數指標；并可以通過指示燈系統反應電氣參數指標。
所述動力學數學模型根據操作數據模擬起重機的各種物理特性參數；包括提升、晃動，碰撞等，可以通過調整重力、摩擦力、速度、起什速度等參數，模擬各廠家型號的起重機。
所述虛擬現實系統用于提供操作者虛擬現實環境；所述虛擬現實系統包括用于實現圖像模擬的視景系統、聲音模擬的音響系統和座椅振動模擬的座椅振動控制系統。
操作者通過視景系統能夠實現三維立體成像，大大提高臨場感，使訓練人員產生身臨其境的感覺，同現實比例的畫面效果，提高了的仿真度。
視景系統能提供高度的視景沉浸感，用高清晰的場景畫面和大型投影幕布環繞駕駛室操作系統，操作者正常觀察視角都有高清晰的作業場景畫面，畫面具有層次感，遠景近景與實際相符；
音響系統能提供真實的音響效果，能發出與實際場景和起重機工作相對應的聲響，比如，大車行走的特殊鳴笛聲、機器轟鳴聲等，使司機有身臨其境的感覺；
座椅振動控制系統能提供真實的駕駛室動態特性。
其中，駕駛室操作系統采用真實碼頭大型設備駕控司機操作工作界面及真機仿真的方式設計制作。駕駛室操作系統內有操作聯動臺、投影屏等用于訓練操作。
其中，所述教員控制臺系統采用先進的運動器控制，完全仿真按1：1設計，與真實設備的駕控操作器械完全一致。教師或管理人員可以遠程維護模擬器，設置各類參數和考試科目，設置故障考核點，實時跟蹤訓練軌跡，記錄訓練全過程及結果考核，并能回放訓練過程，可發現需改進動作訓練及方法等。
教員控制臺系統能夠接受來自系統網絡的數據，包括來自駕駛室操作系統的數據，并實時發送給虛擬現實系統以通過動力學模型來驅動。同時它接受虛擬現實系統的反饋信息，并實時反饋信息和直接實時控制信號，以達到控制操作聯動臺及運動平臺的目的。駕駛室操作系統內有操作聯動臺、投影屏等用于訓練操作。信號采集系統直接與操縱臺、運動平臺相聯，在控制兩者的同時，接受它們的信息反饋。
在上述技術方案的基礎上，本發明還可以作如下改進：
進一步，所述座椅振動控制系統采取六自由度全動平臺仿真。整個座椅完全與真實一致的同時，還增加了實操過程中可能產生的各況情真實感。在六自由度運動平臺的支撐下，駕駛室操作系統的振幅、頻率、方向等動態特性與對應的實際起重機一致；駕駛室操作系統整體結構可以跟隨操作者的駕駛操作做不同方向的運動或晃動，操作者會有起重機工作產生的晃動感、加速感或制動感。
進一步，還包括指紋識別儀，用戶通過所述指紋識別儀登錄。
進一步，還包括攝像監控系統，攝像監控系統用于監控用戶操作。
進一步，所述駕駛室操作系統配有立體眼鏡。操作者用來配合視景系統使用，實現三維立體成像。
進一步，還包括教學投影儀，所述教學投影儀用于教學投影。
與現有技術相比，本發明的優點和有益效果為：
1、本發明采取先進的系統集成。應用計算機虛擬技術，結合自動化測控技術、實時監控技術、數據通訊技術，實現了機—電一體化的系統集成，構建了國際先進水平的仿真操縱平臺。
2、本發明的駕駛室操作系統與實際起重機駕駛室一樣大小，包括座椅、聯動臺、門窗、走道等，具有與實際一樣的操作駕駛環境，實現同樣的功能，提供了完整真實的駕駛操作環境。
3、本發明的虛擬現實系統的視景系統能提供高度的視景沉浸感，虛擬現實系統的音響系統能提供真實的音響效果，虛擬現實系統的座椅振動控制系統能提供真實的駕駛室動態特性，在六自由度運動平臺的支撐下，駕駛室操作系統的振幅、頻率、方向等動態特性與對應的實際起重機一致；如此能高度模擬實際環境，能夠感受到真實的操作過程，可以有效地和周圍真實的環境進行互動，操作者會有身臨其境的感覺。
4、本發明的所述教員控制臺系統為整個模擬器的控制者，各個部分的運作可由它通過發送命令數據來控制，同時它也是數據傳輸的中轉站能夠接收和傳遞數據，整體結構清晰，數據傳輸流暢，便于教員管理，遠程維護模擬器，對學員操作管理，如設置各類參數和考試科目，設置故障考核點，實時跟蹤訓練軌跡，記錄訓練全過程及結果考核，并能回放訓練過程，可發現需改進動作訓練及方法等。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。
對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。