專利名稱：一種挖掘機模擬操作考試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種挖掘機模擬操作考試裝置，屬模擬系統(tǒng)。是針對挖掘機駕駛
員而開發(fā)的一種模擬操作考試系統(tǒng)。
技術(shù)背景挖掘機作為世界上用量最大的工程機械，已成為中國等許多國家重要的土方施工 工具。目前對學(xué)員的考試通常是在前期理論課結(jié)束后，進行實際上機操作訓(xùn)練，學(xué)習(xí)駕駛操 作技能、技巧，進行真機操作考試。但這種考試方式存在著很多問題，例如成本大、耗材高等 缺點，在考試過程中受到時間、條件的限制。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種挖掘機模擬操作考試裝置，用于挖掘機駕駛員在訓(xùn)練過程后 進行模擬操作考試。 本實用新型的技術(shù)方案如下一種挖掘機模擬操作考試裝置，包括模擬操作臺、傳 感系統(tǒng)或開關(guān)、單片機、可編程控制器(由主板、主板電器處理單元、存儲單元組成)和圖像 顯示系統(tǒng)；模擬操作臺上具有與真實挖掘機操作部件相同的模擬操作部件，包括工作臺，安 裝在工作臺上的模擬操作部件挖掘機左、右操作手柄、左、右履帶行走踏板、操作桿、座椅、 底座等，在各模擬操作部件下均安裝有傳感系統(tǒng)或開關(guān)，各傳感系統(tǒng)或開關(guān)通過數(shù)據(jù)線與 用于一級信號處理的單片機連接，將信號傳輸給單片機，單片機通過數(shù)據(jù)接口與用于二級 信號處理的可編程控制器連接，可編程控制器通過數(shù)據(jù)線與顯示系統(tǒng)連接。模擬操作部件 采用與真機相同的硬件設(shè)備；系統(tǒng)軟件包含挖掘機模擬操作軟件系統(tǒng)，通過按鍵進行選擇 視角模式，從而進行挖掘機課題的操作與學(xué)習(xí)；軟件操作系統(tǒng)的視角采用駕駛室內(nèi)部視角 模式和駕駛室外部視角模式兩種。 學(xué)員在操作臺上操作，當(dāng)各種操作部件被操作時，會觸到所設(shè)置的傳感觸點或開
關(guān)，該傳感觸點或開關(guān)使所對應(yīng)的電路接通產(chǎn)生電流，傳遞給一級處理系統(tǒng)單片機，經(jīng)過信
號處理后采用數(shù)據(jù)線傳遞給可編程控制器，可編程控制器通過相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換后獲得相關(guān)
動作指令，然后通過數(shù)據(jù)接口再傳遞給圖象顯示系統(tǒng)，圖象顯示系統(tǒng)在視景數(shù)據(jù)庫中調(diào)出
對應(yīng)的視景，并生成模擬的工作環(huán)境場景，將同步圖形顯示在顯示系統(tǒng)上。 本實用新型的優(yōu)點是1、可以模擬挖掘機的各種作業(yè)課題、實際工作中的環(huán)境及
任務(wù)等，以20T型號挖掘機為例，考試成本約200元/小時，而一臺挖掘機模擬考試系統(tǒng)的
考試成本僅僅1元/小時。2、可模擬駕駛?cè)藛T在實際操作考核中，挖掘機的真實情景，可以
達到考核大綱中所規(guī)定的真機和理論考核的標(biāo)準(zhǔn)。
以下結(jié)合附圖及實例對本實用新型進一步詳細說明。


圖1是結(jié)構(gòu)示意3[0009] 圖2是操作臺結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、顯示系統(tǒng)，2、可編程控制器，3、數(shù)據(jù)線，4、單片機，5、左操作手柄，8、連桿， 9、工作臺，10、右操作手柄，11、左行走踏板，12、右行走踏板，13、右行走操作桿，14、左行走 操作桿，15、傳感系統(tǒng)或開關(guān)。
具體實施方式如
圖1所示，該系統(tǒng)由模擬機操作部件、傳感系統(tǒng)或開關(guān)、單片機、可編程控制器
(由主板、主板電器處理單元、存儲單元)和顯示系統(tǒng)組成。操作臺的動作通過傳感系統(tǒng)或 開關(guān)收集信號后，經(jīng)信號數(shù)據(jù)線傳遞給單片機，單片機處理數(shù)據(jù)后通過數(shù)據(jù)接口輸入可編 程控制器，可編程控制器經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后通過顯示系統(tǒng)將操作動作顯示在屏幕上。 如圖2所示，操作臺由1顯示系統(tǒng)，可編程控制器2，數(shù)據(jù)線3，單片機4，左操作手 柄5，連桿8，工作臺9，右操作手柄IO，左行走踏板ll，右行走踏板12，右行走操作桿13，左 行走操作桿14，傳感系統(tǒng)或開關(guān)15組成。 如
圖1所示，系統(tǒng)具有可編程控制器、視景數(shù)據(jù)庫、圖像生成器、圖像顯示系統(tǒng)、傳 感系統(tǒng)或開關(guān)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)和安裝在操作臺上的操作部件；在左右操作手柄及左右行走 踏板下各裝有傳感系統(tǒng)或開關(guān)來收集操作部件動作產(chǎn)生的信號數(shù)據(jù)。在與左操縱手柄5相 連的傳感系統(tǒng)或開關(guān)15，通過電路觸點的連接，形成閉環(huán)電路，通過電流判斷左操縱手柄的 前后左右動作方向；在與右操縱手柄10相連的傳感系統(tǒng)或開關(guān)15，通過電路觸點的連接， 形成閉環(huán)電路，通過電流判斷右操縱手柄的前后左右動作方向；在左行走操縱桿14前后設(shè) 置傳感系統(tǒng)或開關(guān)15，通過電路觸點的連接，形成閉環(huán)電路，通過電流判斷左行走手桿的動 作方向；在右行走操縱桿13前后設(shè)置傳感系統(tǒng)或開關(guān)15，通過電路觸點的連接，形成閉環(huán) 電路，通過電流判斷右行走手桿的動作方向。 打開模擬器主電源開關(guān)后，啟動可編程控制器(由主板、主板電器處理單元、存儲 單元組成)和圖形顯示器，使采集整理的挖掘機工作時的動作畫面同步顯示在屏幕上。 左操縱手柄5前后動作對應(yīng)挖掘機動臂開、收動作。手柄5向前推動時，使傳感器 或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng)過一級信息處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳遞 到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，最終在顯示系統(tǒng)上顯示完成動臂開的動作圖形；操 作手柄5向后拉時，使傳感器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng)過一級信 息處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，將相應(yīng)的動臂收回的 圖形顯示在顯示系統(tǒng)上。 左操縱手柄5左右動作對應(yīng)挖掘機左、右旋轉(zhuǎn)動作。手柄5向左拉動時，使傳感器 或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng)過一級信息處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳遞 到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，在顯示系統(tǒng)上顯示完成左旋轉(zhuǎn)的動作圖形；操作手 柄5向右拉動時，使傳感器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng)過一級信息 處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，將相應(yīng)的右旋轉(zhuǎn)的圖形 顯示在顯示系統(tǒng)上。 右操縱手柄10前后動作對應(yīng)挖掘機大臂升、降動作。手柄10向前拉動時，使傳感 器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng)過一級信息處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳 遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，在顯示系統(tǒng)上顯示完成挖掘機大臂降下的動作圖形；操作手柄10向后拉動時，使傳感器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機， 經(jīng)過一級信息處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，將相應(yīng)的 大臂升上的圖形顯示在顯示系統(tǒng)上。 右操縱手柄10左右動作對應(yīng)挖掘機挖斗開、收動作。手柄10向左拉動時，使傳感 器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng)過一級信息處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳 遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，在顯示系統(tǒng)上顯示完成挖掘機挖斗收的動作圖 形；操作手柄10向右拉動時，使傳感器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng) 過一級信息處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，將相應(yīng)的挖 斗開的圖形顯示在顯示系統(tǒng)上。 左行走操作桿14前后動作對應(yīng)挖掘機左邊履帶前后運動動作，手桿14向前拉動 時，使傳感器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng)過一級信息處理后，通過 數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，在顯示系統(tǒng)上顯示左履帶前駛的動 作圖形；手桿14向后拉動時，使傳感器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng) 過一級信息處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，將相應(yīng)的左 履帶后駛的圖形顯示在顯示系統(tǒng)上。 右行走操作桿13前后動作對應(yīng)挖掘機右邊履帶前后運動動作，手桿13向前拉動 時，使傳感器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng)過一級信息處理后，通過 數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，在顯示系統(tǒng)上顯示右履帶前駛的動 作圖形；手桿13向后拉動時，使傳感器或開關(guān)接觸，輸出信號通過數(shù)據(jù)線傳遞到單片機，經(jīng) 過一級信息處理后，通過數(shù)據(jù)接口傳遞到可編程控制器，并進行二級數(shù)據(jù)處理，將相應(yīng)的右 履帶后駛的圖形顯示在顯示系統(tǒng)上。 其他動作手柄如上所述，所對應(yīng)操作動作真實模擬實際設(shè)備運行工作狀態(tài)，通過 顯示系統(tǒng)寬闊的直觀視野再現(xiàn)操作的真實性。 單片機也可以通過其它數(shù)據(jù)接口與可編程控制器(由主板、主板電器處理單元、 存儲單元組成)連接。 本實用新型也可以不使用可編程控制器(由主板、主板電器處理單元、存儲單元 組成)，通過在單片機上實現(xiàn)可編程控制器的功能；也可以不使用傳感系統(tǒng)來收集數(shù)據(jù)信 息，采用開關(guān)收集數(shù)據(jù)信息。 本實用新型中的可編程控制器包括游戲機PS系列。
權(quán)利要求一種挖掘機模擬操作考試裝置，其特征在于包括模擬挖掘機操作各動作的模擬操作臺；采集模擬挖掘機操作各動作信號并傳輸給一級信號處理單片機的傳感系統(tǒng)或開關(guān)；用于將模擬挖掘機操作各動作信號進行一級信號處理的單片機；用于二級信號處理的可編程控制器；顯示模擬工作環(huán)境圖形的圖像顯示系統(tǒng)；模擬操作臺上具有與真實挖掘機操作部件相同的模擬操作部件，具體包括工作臺(9)，安裝在工作臺(9)上的左操作手柄(5)、右操作手柄(10)、右行走操作桿(13)、左行走操作桿(14)；左操作手柄(5)和右操作手柄(10)上裝有傳感系統(tǒng)或開關(guān)(15)；左行走操作桿(14)與左行走踏板(11)通過傳感系統(tǒng)或開關(guān)(15)連接，右行走操作桿(13)與右行走踏板(12)通過傳感系統(tǒng)或開關(guān)(15)連接；與左操縱手柄(5)相連的傳感系統(tǒng)或開關(guān)(15)通過電路觸點的連接，形成閉環(huán)電路，通過電流判斷左操縱手柄的前后左右動作方向；與右操縱手柄(10)相連的傳感系統(tǒng)或開關(guān)(15)通過電路觸點的連接，形成閉環(huán)電路，通過電流判斷右操縱手柄的前后左右動作方向；在左行走操作桿(14)前后設(shè)置傳感系統(tǒng)或開關(guān)(15)，通過電路觸點的連接，形成閉環(huán)電路，通過電流判斷左行走操作桿的動作方向；在右行走操作桿(13)前后設(shè)置傳感系統(tǒng)或開關(guān)(15)，通過電路觸點的連接，形成閉環(huán)電路，通過電流判斷右行走操作桿的動作方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種挖掘機模擬操作考試裝置，其特征在于單片機通過USB 接口或通過其它數(shù)據(jù)接口與可編程控制器連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種挖掘機模擬操作考試裝置，其特征在于裝置不使用可編 程控制器，通過在單片機上實現(xiàn)可編程控制器的功能。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種挖掘機模擬操作考試裝置，其特征在于可編程控制器包 括游戲機PS系列。
專利摘要本實用新型公開了一種挖掘機模擬操作考試裝置，隸屬模擬系統(tǒng)。包括模擬操作部件、傳感系統(tǒng)或開關(guān)、可編程控制器、圖像顯示系統(tǒng)。各傳感器或開關(guān)通過數(shù)據(jù)線與單片機連接，將信號傳輸給單片機，單片機通過數(shù)據(jù)接口與可編程控制器連接，可編程控制器通過數(shù)據(jù)線與顯示系統(tǒng)連接。操作臺操作部件的動作通過傳感器或開關(guān)收集信號后，經(jīng)信號數(shù)據(jù)線傳遞給單片機，單片機處理數(shù)據(jù)后通過數(shù)據(jù)接口輸入可編程控制器，可編程控制器經(jīng)過信號處理后通過顯示系統(tǒng)將操作動作顯示在屏幕上。優(yōu)點可以模擬挖掘機的各種作業(yè)課題；逼真的工作環(huán)境、場地及任務(wù)；采用通用的標(biāo)準(zhǔn)化考試系統(tǒng)對學(xué)員進行挖掘機模擬操作考試，實現(xiàn)模擬考試取代真機考試，降低了考試成本。
文檔編號G09B9/04GK201508632SQ200920040460
公開日2010年6月16日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者李宏 申請人:江蘇宏昌工程機械有限公司