专利名称：虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于虚拟焊接综合仿真实训系统技术领域，主要涉及的是一种虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构。
背景技术：
虚拟焊接综合仿真实训系统是新一代环保、节能、通用型焊接操作技能实训与评价系统。该系统适用于中高职及技工类院校、大型企业(船舶、钢铁、石化等)内部培训部门和焊接培训中心等焊接专业实作、考核、教学管理。该系统基于最新的计算机仿真技术，无需真实焊机，通过仿真主控系统实时采集焊接时焊枪的位置、速度和角度数据，结合渲染引擎构成虚拟实作环境，可实时看到焊接电弧、火花飞溅、焊液的流动及冷却、三维立体焊缝的生成等逼真效果，并伴随真实的各种音效。在焊接施工中，存在平焊、横焊和仰焊等多种焊接方式，为了让学员全面掌握这些焊接方式，培训过程中需要经常更换焊件并调整焊台的高度、姿态等。对于这些需求，现有的虚拟焊接综合仿真实训系统一般是采用人工调整方式或电动调整方式来完成，部分产品甚至不具备焊台的调节功能。人工调整方式需要借助人力搬动实现上下移动或左右旋转焊台，操作耗时而且费力；电动调整方式采用复杂的电子机械控制系统，驱动多个电机动作，实现焊台的上下移动或左右旋转，电动调整方式结构精密复杂，造价高昂且故障率较高。
发明内容本实用新型目的正是针对上述现有技术中所存在的不足，提供了一种虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构。通过操纵转换手柄，控制虚拟环境中的焊台实现升降、旋转、伸缩等功能，满足焊台姿态调整的需要。具有结构设计简单、操作方便、成本低廉且故障率低的特点。本实用新型的目的是通过以下措施来实现:本实用新型的虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构包括调整手柄、信号电缆、光电隔离单元、信号采集单元、通信单元、主控单元，调整手柄设置在虚拟焊接综合仿真实训系统的焊台前面板上，其通过多个触点开关选择控制虚拟平台多方向的运动，每个触电开关分别通过信号电缆与光电隔离单元连接；信号采集单元主要由并入串出芯片组成，其以并行方式采集各个信号电缆的电平，然后通过串行方式按位传送到主控单元，主控单元将读取的方向信息进行编码后由控制通信单元把编码的信息传送给主控计算机，主控计算机在虚拟视景中控制焊台的位置及姿态调整。本实用新型所述的调整手柄四位置主令控制器和两位置主令控制器。本实用新型所述的信号电缆采用七芯RVV电缆。本实用新型所述的光电隔离单元采用六个NEC的高端光耦PS2801C。本实用新型所述的信号采集单元主要由SN74HC165N并入串出芯片组成。本实用新型所述的通信单元采用RS232串口协议与主控计算机通信，采用ModelBus通信协议。本实用新型所述的主控单元采用Cortex-M3内核的32位MCU — STM32F103C8T6。本实用新型的有益效果如下:本实用新型由于在现有虚拟焊接综合仿真实训系统上设置调控机构，通过电路中虚拟平台控制模块的信号处理及仿真系统模块的配合，控制虚拟环境中的焊台实现升降、旋转、伸缩等功能，满足在焊接培训过程中对焊台姿态调整的需要。解决了现有人工调整方式或电动调整方式存在的操作耗时而且费力、结构精密复杂，造价高昂且故障率较高的弊端。具有结构设计简单、操作方便、成本低廉且故障率低的特点。
图1是本实用新型操控手柄位置结构示意图。图2是本实用新型虚拟平台控制模块的控制原理图。图中:Control_A为四位置主令控制器，Control_B为两位置主令控制器。
具体实施方式
以下将结合附图，以实例的方式对本实用新型作进一步描述:如图1所示:本实施例所述的虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构，是在现有系统配备的焊台前面板上安装四位置主令控制器Contix)l_A和两位置主令控制器Contix)l_B;在现有系统柜体内配备虚拟平台控制模块。主令控制器&)11廿01_4的型号为施奈德XD2PA24CR，主令控制器Control_B的型号为施奈德XD2PA22CR，采用螺丝固定。其中主令控制器Contro 1_么可以向上、下、左、右四个方向扳动，主令控制器Contro 1_B可以向上、下两个方向扳动；虚拟平台控制模块用于控制虚拟环境中的操作平台的上升、下降，顺、逆时针旋转及伸、缩的移动。三维视景中焊件位置的调整，由虚拟平台控制系统完成。虚拟平台控制模块包括调整手柄、信号电缆、光电隔离单元、信号采集单元、通信单元、主控单元。如图2所示:调整手柄由两个主令控制器组成，即四位置主令控制器Contix)l_A和两位置主令控制器Contix)l_B，用于选择控制虚拟平台运动的上、下、左、右、前、后六个方向，当扳动主令控制器选择某个方向时，就在该方向的采集电缆上产生一个DC12V的电平信号；信号电缆采用七芯RVV电缆，几乎无衰减地把信号传输到光电隔离单元；光电隔离单元采用六个NEC的高端光耦PS2801C，把信号电缆上的DC12V与信号采集单元的DC3.3V隔离开来，保护虚拟平台控制系统上的低电压芯片；信号采集单元主要由SN74HC165N并入串出芯片组成，它以并行方式采集到六个方向信号电缆的电平，然后通过串行方式按位传送到主控单元；通信单元采用RS232串口协议与主控计算机通信，在应用层，为保证传输信息的可靠、完整性，采用Model Bus通信协议；主控单元(CPU)是虚拟平台控制系统的核心模块，采用Cortex-M3内核的32位MCU — STM32F103C8T6，它负责从信号采集单元读取方向信息，并把方向信息经过编码后，控制通信单元把编码后的信息传送给主控计算机。当需要调整虚拟系统中的焊台位置时，扳动相应主令控制器Contix)l_A*主令控制器Control_B，相应部位的触点闭合，驱动光耦L E D的电平信号导通，产生一个高电平信号到移位寄存器的输入端。主控C P U通过移位寄存器的串行输出口，读到移位寄存器的并行输入端口的信息，从而得到主令控制器各触点的状态，进而得到操作人员对焊件平台的移动意图。主控C P U对主令控制器的状态进行编码，并把编码信息传递给主控计算机。主控计算机接收到编码信息后，通过软件控制模块，在虚拟视景中控制焊台的位置及姿态调整。
权利要求1.一种虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构，包括虚拟焊接综合仿真实训系统的焊台前面板，其特征是:其主要由调整手柄、信号电缆、光电隔离单元、信号采集单元、通信单元、主控单元组成，调整手柄设置在所述虚拟焊接综合仿真实训系统的焊台前面板上，其通过多个触点开关选择控制虚拟平台多方向的运动，每个触电开关分别通过信号电缆与光电隔离单元连接；信号采集单元主要由并入串出芯片组成，其以并行方式采集各个信号电缆的电平，然后通过串行方式按位传送到主控单元，主控单元将读取的方向信息进行编码后由控制通信单元把编码的信息传送给主控计算机，主控计算机在虚拟视景中控制焊台的位置及姿态调整。
2.根据权利要求1所述的虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构，其特征是:所述的调整手柄为四位置主令控制器(Control_A)和两位置主令控制器(Contro 1_B)。
3.根据权利要求1所述的虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构，其特征是:所述的信号电缆采用七芯RVV电缆。
4.根据权利要求1所述的虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构，其特征是:所述的光电隔离单元采用六个NEC的高端光耦PS2801C。
5.根据权利要求1所述的虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构，其特征是:所述的信号采集单元主要由SN74HC165N并入串出芯片组成。
6.根据权利要求1所述的虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构，其特征是:所述的通信单元采用RS232串口协议与主控计算机通信，采用Model Bus通信协议。
7.根据权利要求1所述的虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构，其特征是:所述的主控单元采用Cortex-M3内核的32位MCU — STM32F103C8T6。
专利摘要本实用新型公开的虚拟焊接综合仿真实训系统焊件位置的调控机构包括调整手柄、信号电缆、光电隔离单元、信号采集单元、通信单元、主控单元组成，调整手柄设置在所述虚拟焊接综合仿真实训系统的焊台前面板上，其通过多个触点开关选择控制虚拟平台多方向的运动，每个触电开关分别通过信号电缆与光电隔离单元连接；信号采集单元主要由并入串出芯片组成，其以并行方式采集各个信号电缆的电平，然后通过串行方式按位传送到主控单元，主控单元将读取的方向信息进行编码后由控制通信单元把编码的信息传送给主控计算机，主控计算机在虚拟视景中控制焊台的位置及姿态调整。具有结构设计简单、操作方便、成本低廉且故障率低的特点。
文档编号G09B9/00GK203055222SQ20132005009
公开日2013年7月10日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者郑乐观, 张安全, 白晓亮, 张二阳, 王鹏 申请人:郑州捷安高科股份有限公司