Имитатор визуальной обстановки тренажера крановщика Советский патент 1990 года по МПК G09B9/00 

(21) 4445292/24-24 , .) 06.07.88 +6) 07.06.90. Бюл. № 21

Пермский политехнический инсти7О

тут

) В.А.Жилин, И.Д.Колодный, - ..Л.Френкель и И.Д.Шарыбин

(53)681.3.071(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР 474037, кл. G 09 В 9/00, 1973.

(54)ИМИТАТОР ВИЗУАЛЬНОЙ ОБСТАНОВКИ ТРЕНАЖЁРА КРАНОВЩИКА

(57)Изобретение относится к обучающим устройствам и может быть использовано для профессиональной подготовки крановщиков. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей

/имитатора путем обеспечения имитации

.тичных типов кранов и упрощение t.o за счет реализации функций моделирования реальных процессов и отображения визуальной обстановки одними и теми же элементами имитатора. Имитатор содержит блоки командоаппа- ратов, включающие переключатели,связанные с входами регистров и блок предъявления учебной информации. Но- вым является то, что в состав имитатора включены три блока мультиплексоров, регистры фазовых координат, три блока памяти, три счетчика, генератор, арифметико-логический блок, информационный регистр, дешифратор, пять одновибраторов, элементы И,инвертор. Положительный эффект от использования изобретения состоит в снижении стоимости технических средств, поскольку подготовка операторов различных перегрузочных машин возможна на одном тренажере. 2 ил.

§ (Л

Изобретение относится к обучающим устройствам и может быть использовано для профессиональной подготовки крановщиков. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей имитатора путем обеспечения имитации различных типов кранов и упрощение его за счет реализации функций моделирования реальных процессов и отображения визуальной обстановки одними и теми же элементами имитатора. Имитатор содержит блоки командоаппаратов, включающие переключатели, связанные с входами регистров, и блок предъявления учебной информации. Новым является то, что в состав имитатора включены три блока мультиплексоров, регистры фазовых координат, три блока памяти, три счетчика, генератор, арифметико-логический блок 22, информационный регистр, дешифратор, пять одновибраторов, элементы И, инвертор. Положительный эффект от использования изобретения состоит в снижении стоимости технических средств, поскольку подготовка операторов различных перегрузочных машин возможна на одном тренажере. 2 ил.

Изобретение относится к обучаю- +м устройстрам и чожет быть исполь- , ва при подготовке операторов различных крановых устройств, например портальных и мостовых кранов, кон- т-.-.йнерных перегружателей и других г тет-оузочных машин. .

Целью изобретения является расши- р;нле дидактических возможностей имитатора путем обеспечения имитации различных типов кранов и упрощение его за счет реализации функций моделирования реальных процессов и отображения визуальной обстановки одними и теми же элементами имитатора.

На фиг.1 представлена функциональная схема имитатора; на фиг.2 - временные диаграммы,поясняющие работу имитатора.

Имитатор визуальной обстановки тренажера крановщика содержит первый 1, второй 2 и третий 3 блоки командо- аппаратов, блок 4 предъявления учебной информации, представляющий собой телевизионный приемник, первый 5 и второй 6 блоки мультиплексоров, регистры 7-16 фазовых координат, блок 17 памяти, счетчики 18 и 19, генератор 20, счетчик 21, арифметико-логический блок 22, блоки 23 и 24 памяти, блок 25 мультиплексоров, информационный регистр 26, дешифратор 27, одновибраторы 28-32, элементы И 33 СП

& ;о

00

о&

о

36, инвертор 37, переключатели 38-40, информационные регистры 41-43.

Блоки 1-3 предназначены для преобразования положения рукояток команде- аппаратов в двоичные коды. Каждый двоичный код соответствует номеру механической характпристики асинхронного двигателя с фазным ротором, используемого в приводе того или ино- го механизма.

Генератор 20, второй 18 и третий 19 счетчики предназначены для формирования кодов, соответствующих координатам электронного луча на плоско- сти экрана телевизионного приемника в блоке 4, а также управления строчной и кадровой развертками с помощью соответствующих синхроимпульсов.

Одновибраторы 28-32 и элементы И 33-35 предназначены для формирова- ния на экране телевизионного приемника в блоке 4 трех изображений прямоугольной конфигурации: зеленого - изображения проекции стрелы крана на землю, красного - изображения груза, синего - изображения тени, отбрасываемой грузом.

Элемент И 36 и инвертор 37 предназначены для формирования сигнала, разрешающего переключение алгоритма вычислений на выполнение программы решения дифференциальных уравнений.

Остальные элементы необходимы для организации процесса, связанного с вычислением координат элементов изображения на плоскости экрана, их отображения, а также для хранения промежуточных результатов.

Имитатор работает следующим обра- зом.

После подачи электропитания с выхода генератора 20 на вход счетчика 18 поступают высокочастотные импульсы. После прохождения серии импуль- сов выход старшего разряда счетчика 18 переходит из единичного в нулевое состояние, в результате чего срабатывает канал строчной синхронизаци телевизионного приемника в блоке 4, а состояние счетчика 19 увеличивается на единицу. После прохождения на выход счетчика 19 серии импульсов выход его старшего разряда переходит из единичного в нулевое состояние, что приводит к срабатыванию канала кадровой синхронизации телевизионного приемника в блоке 4 (1-й и 2-й сигналы, фиг.2), В результате этого

на экране блока 4 образуется затемненный растр из строк, в каждой из которых можно выделить элементы разложения. Коды на выходах счетчиков 18 и 19 можно рассматривать в качестве координат электронного луча на плоскость экрана телевизионного приемника в блоке 4.

На С-вход счетчика 21 поступают импульсы с выхода генератора 20, а на вход установки нуля - сигналы с выхода элемента И 36. Эти сигналы (диаграмма 3, фиг.2) появляются тогда, когда сигнал на выходе старшего разряда счетчика 18 равен единице, а на выходе старшего разряда счетчика 19 - нулю. Таким образом, в течение прямого хода луча по строке состояние счетчика 21 последовательно увеличивается, а в конце каждой строки он обнуляется (диаграмма 4, фиг.2) При появлении единицы на выходе старшего разряда счетчика 19 на выходе инвертора 37 появляется уровень логического нуля, который запрещает прохождение обнуляющего сигнала через элемент И 36. В результате этого в конце прямого хода луча по кадру код на выходе счетчика 21 один раз изменяется. В результате в течение каждой строки просматриваются первые ячейки блока 17 (в них записана программа отображения информации на экране блока 4), а в конце кадра - ячейки, в которых записана программа интегрирования дифференциальных уравнений, описывающих систему кран - груз.

Последовательность кодов на выходе блока 17 представляет собой последовательность команд программы вычислений. В первые восемь разрядов записаны константы,необходимые для выполнения ряда команд. На выходах с девято го по двенадцатый разрядов сменяются коды адреса источника первого операнда, на выходах с тринадцатого по шестнадцатый - источника второго операнда (в качестве источников операндов могут выступать блоки 1-3 коман- доаппаратов, регистры 7-16 фазовых координат, счетчики 18 и 19, младшие разряды блока 17), на семнадцатом и восемнадцатом выходах - код выполняемой команды. Например, при выполнении команды умножения содержимого первого регистра 7 фазовых координат на константу на выходах с девятого по двенадцатый разрядов появляется код 0100, на выходах с тринадцатого по шестнадцатый разрядов код 1110, а на семнадцатом и восемнадцатом выходах разрядов - код 10 (код операции умножения).

Выполнение арифметических операций производится блоком 22. Блок 23 служит для аппаратного выполнения тригонометрических операций и выбирается при появлении сигнала на девятнадцатом выходе блока 17. Блок 24 необходим для хранения механических характеристик электродвигателей приводов крана и выбирается сигналом на выходе двадцатого разряда блока 17.

Для выбора источника результата операции (блоков 22, 23 или 24) служит блок 25, на адресные входы которого поступают управляющие сиг- 1алы с двадцать первого и двадцать второго блока 17.

В процессе моделирования реальных процессов решается система дифференциальных уравнений.

Программа вычислений (как указывалось ранее) записана в ячейках блока 17. Фазовые координаты хранятся в регистрах 7-16. Занесение результата в соответствующий регистр 7-16 осуществляется под управлением сигнала с одного из выходов дешифратора 27, который, в свою очередь, управляется с двадцать третьего по двад- цать шестой выходами блока 17.

Программа отображения информации, -ранящаяся в ячейках блока 17, состоит в сравнении координат отдельных частей крана (фазовых координат) с координатами луча на плоскости экрана телевизионного приемника в блоке 4. При равенстве координат в соответствующие разряды информационного регистра 26 записываются единицы (с помощью сигнала на одиннадцато выходе дешифратора 27).

Таким образом, выполнение программы состоит в чередовании двух фрагментов, один из которых связан с ре- шенмем дифференциальных уравнений, другой - с отображением информации (диаграмма 5, фиг.2).

Формирование изображения производится следующим образом.

При равенстве горизонтальной координаты элемента координате луча (появление единицы на выходе первого, третьего или пятого разрядов ре10

5

0

гистра 26) срабатывают первый 28, третий 30 и пятый 32 одновибраторы, длительность сигналов на выходе которых соответствует размерам изображения тени, груза и стрелы крана по горизонтали. При равенстве вертикальной координаты тени или груза координате луча срабатывают второй 29 или четвертый 31 одновибраторы, длительность сигналов на выходах которых соответствует вертикальным размерам изображения.

При совпадении импульсов на внзсо- дах первого 28 и второго 2 сдг с к- раторов срабатывает элемент И 33 и на экране блока 4 формируется изображение тени, отбрасываемой грузом (д:- аграммы 6 и 7, фиг.2). При совпадении импульсов на выходах третьего 30 и четвертого 31 одновибраторов срабатывает элемент И 34 и на экране блока 4 появляется изображение груза. Аналогично формируется изображение 5 лы крана, однако поскольку оно не ограничивается по вертикали, вход элемента И 35 соединяется с шестым выходом информационного регистра 26 непосредственно.

При воздействии на командоаппара- ты блоков 1-3 меняются условия решения системы дифференциальных уравнений (меняются значения усилий со стороны электродвигателей), что приводит к перемещению на экране блока 4 изображения стрелы крана, колебаниям груза, а также изменению расстояния от изображения груза до изображения тени, чем имитируется подъем груза или его опускание.

При необходимости имитации крана того же типа, но имеющего иные динамические характеристики, необходим заменить блок 24 (или переключить в его адресные входы). При переходе к имитации крана другого типа необходимо заменить блок 17.

Таким образом, предлагаемый имитатор имеет расширенные дидактические возможности за счет обеспече - ния имитации различных типов кранов. Кроме того, достигнуто упрощение конструкции, поскольку большинство элементов несет двойную вычислительную нагрузку и используется как для моделирования реальных процессов, так и для отображения информации.

Положительный эффект от использования изобретения состоит в сни0

5

0

0

5

жении затрат на приобретение средств тренажа, поскольку становится возможной подготовка крановщиков портальных, мостовых, козловых кранов, перегружателей и пр. на одном и том же тренажере, снабженном предлагаемым имитатором. Кроме того, снижается стоимость самого имитатора.

Формула изобретения

Имитатор визуальной обстановки тренажера крановщика, содержащий первый, второй и третий переключа- ели, выходы которых соединены с вхо- пе, 1- го, второго и третьего ин- «ационных регистров соответствен- ,А блок предъявления учебной ин- рмации,. отличающийся гем, что, с целью расширения дидактических возможностей и упрощения имитатора, в него введены первый зторой блоки мультиплексоров,пер- , вторые и тре гьи информационные входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего инфор- ма конных регистров соответственно, ппа регистров фазовых координат, ш которых подключены к соответ- тчующим информационным входам с чет- ийртого по тринадцатый первого и второго блоков мультиплексоров, первый, второй и третий счетчики, пер- ый блок памяти, входы которого со- -,инены с соответствующими выходами

шого счетчика, выходы с первого г восьмог - с четь i - ллатыми инфор- , 4Ионными входами первого и второй : /П .iiiineKCv р JB, выходы с девятого по двенадцатый - с со- 1ветствующими адресными входами пер jro блока мультиплексоров, выходы тринадцатого по шестнадцатый - с ..:ь ь/тощими адресными входами ,.,ooii блока мультиплексоров, ариф- - гко-логический блок, первый и вто ои информационные входы которых m тючены к выходам соответственно перв 5го и второго блоков мультиплексоров, а первый и второй управляющие входы - с семнадцатым и восемнадцатым выходами соответственно первого блока памяти, второй и третий блоки памяти, адресные входы которых подктрчены к соответствующим выходам второго блока мультиплексоров, а входы выборки - к девятнадцатому и

двадцатому выходам первого блока памяти соответственно, дешифратор,третий блок мультиплексоров, первый, второй и третий информационные входы которых соединены с выходами соответственно арифметико-логического блока, второго блока памяти и третьего блока памяти, первый и второй адресQ ные входы - соответственно с двадцать первым и двадцать вторым выходами первого блока памяти, а выходы - с соответствующими информационными входами регистров фазовых координат,

5 четвертый информационный регистр, , входы данных которого подключены к Соответствующим выходам арифметико- Т ического блока, а С-вход - к одному из выходов дешифратора, входы к

0 второго подключены к соответствую - тим выходам с двадцать третьего по двадцать шестой первого блока памяти, а выходы - к С-входам соответствующих регистров фазовых координат,

5 генератор, выход которого соединен с С-входами первого и второго счетчиков, первый, второй, третий, четвертый и пятый одновибраторы, входы которых подключены к соответствую0 щим выходам четвертого информационного регистра, инвертор, вход которого соединен с одним из выходов третьего счетчика и входом кадровой развертки блока предъявления учебной J5 информации, первый элемент И, входы которого подключены к вькодам первого и второго одновибраторов соответвенно, а выход - к первому входу i тности блока предъявления учебной j 1ч рормации, второй элемент И, входы г торого соединены с выходами третьего и четвертого одновибраторов соответственно, а выход - к второму вхо- У цветности блока предъявления учрО- 45 ной информации, третий элемент И,

дин вход которого соединен с выходом лятого одновибратора, другой вход - с шестым выходом четвертого информационного регистра, а выход - с тре- 50 TL л входом цветности блока предъявления учебной информации, и четвертый элемент И, один вход которого подключен к выходу инвертора, другой вход - к одному из выходов втоее рого счетчика, С-входу третьего счетчика и входу строчной развертки блока предъявления учебной информации, а выход - к установочному входу первого счетчика, выходы второго и третьего счетчиков соединены с пятнадцатыми и шестнадцатыми входами соотФиъ, t

ветственно первого и второго блоков мультиплексоров.

12Щ- т в О 1 1т-1 я в в Г 3я-1 я ./ mf

/emo4pa rnal /oina4pa4Ke vt iHtafмацой С инфоричцчн

I

L

-I f Ь a ft

0/no 4л миа анфо пещии

ffuttnut yfxtxfftut}

1

I