专利名称：一种轧钢生产技能训练模拟仿真装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟仿真装置，具体地讲，涉及一种轧钢生产技能训练模拟
仿真装置。
背景技术：
虚拟现实是综合利用计算机图形学、光电成像技术、传感技术、计算机仿真、人工智能等多种技术，创建一个逼真的、具有视、听、触、嗅、味等多种感知的计算机装置。人们借助各种交互设备沉浸于虚拟环境之中，与虚拟环境中的实体进行交互，产生等同于真实物理环境的体验和感受。近年来，在虚拟现实的基础上又发展出增强现实(或称混合现实)技术，通过跟踪用户的位置和姿态，把计算机生成的虚拟物体或其它信息准确地叠加到真实场景的制定位置，实现虚实结合、实时互动的新体验。虚拟现实和增强现实技术还可广泛应用于军事、先进制造、城市规划、地理信息装置、医学生物、教育培训、文化娱乐等领域，并有望产生巨大的经济效益和社会效益。 长期以来，对钢铁作业人员的培训考核工作，基本上处于知识理论教学、书面答题或面试的模式，教学方法单一，教学内容枯燥，纯理论知识教学，缺乏感性认识和安全操作技能的实践。传统的培训考核模式使企业作业人员对轧钢设备真实的结构和操作处于模糊状态，造成经培训、考核合格的作业人员在实际岗位上缺乏对轧钢设备故障排除操作和应急事故的处理能力。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是提供一种轧钢生产技能训练模拟仿真装置，轧钢生
产技能训练模拟仿真装置利用电脑软件三维成像技术和硬件技术相结合，虚拟出一个与轧
钢相似的工作环境，让广大学生在虚拟的环境下迅速对轧钢机操作和工作环境进行熟悉，
从而提高技能熟悉工艺，解决以往培训无法真实操作的难点。 本实用新型采用如下技术手段实现实用新型目的 —种轧钢生产技能训练模拟仿真装置，包括操作台、配电柜、电机，其中，还包括[0007] 轧钢虚拟仿真模块采集配电柜信息，根据操作台的操作指令模拟轧钢生产工艺流程。
虚拟监控模块接收轧钢虚拟仿真模块输送的数字信息，把采集得到的关键信息
进行显示，且可接收操作台的控制指令对轧钢虚拟仿真模块进行控制。
作为对本技术方案的进一步限定，所述轧钢虚拟仿真模块包括 模型计算子模块接收虚拟监控模块传送的控制信号，经计算后，生成相应虚拟生产的过程数据； 工艺流程显示子模块将模型计算子模块生成的过程数据绘制生成虚拟场景并进行显示； 数据采集子模块实时采集轧钢过程产生的现场数据，经过放大、隔离、滤波处理后，转换成数字信号，通过计算机网络向上层传送。
作为对本技术方案的进一步限定，虚拟监控模块包括 PIC监控子模块接收数据采集模块输送的数字信号，并根据数字信号对虚拟仿真装置进行控制； 虚拟显示子模块显示PIC监控子模块接收得到的关键信息，并能够把操作台的操作指令传送给虚拟仿真装置。 与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的模型计算子模块接收操作台输入的控制信号，经计算后，生成相应虚拟生产的过程数据；工艺流程显示子模块将模型计算模块生成的过程数据绘制生成虚拟场景并进行显示；数据采集子模块实时采集轧钢过程产生的现场数据，经过放大、隔离、滤波处理后，转换成数字信号，通过计算机网络向上层传送；PIC监控子模块接收数据采集模块输送的数字信号，并根据数字信号对虚拟仿真装置进行控制；虚拟显示子模块显示PIC监控子模块接收得到的关键信息，并能够把操作台的操作指令传送给虚拟仿真装置。利用虚拟轧钢装置，根据所要培训的内容进行相应的虚拟处理，员工无论是在知识学习、能力创新，还是在经验积累、技能训练等都可收到意想不到的效果。如在知识学习方面，它可以再现实际生活中无法观察到轧制流程中钢坯物理变化过程和设备内部运行过程，为员工提供生动、逼真的感性学习材料，帮助员工解决学习中的知识难点，使抽象的概念、理论直观化、形象化。在能力创新方面，虚拟轧钢技术可以对员工在学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟，通过虚拟装置便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果，有利于激发员工的创造性思维，培养创新能力。在经验积累方面，可以建立各种虚拟实验室，自由地做各种实验反复观察各种现象，思索其产生的机理，探索不同条件下的实验结果与条件变化的规律性，增强感性认识并加以提炼上升到理论认识。在技能训练方面，虚拟现实的沉浸性和交互性，使员工能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，"亲手"练一练、"亲口"说一说等做各种各样的技能训练。虚拟技能的训练装置没有任何危险，可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止，而且又几乎没有成本的再投入。[0017]
图1为本实用新型优选实施例的结构示意图。[0019]具体实施方式
以下结合附图和优选实施例对本实用新型作更进一步的详细描述。 参见图1，本实用新型包括操作台、配电柜、电机、轧钢虚拟仿真模块、虚拟监控模
块。轧钢虚拟仿真模块采集配电柜信息，根据操作台的操作指令模拟轧钢生产工艺流程；虚
拟监控模块接收轧钢虚拟仿真模块输送的数字信息，把采集得到的关键信息进行显示，且
可接收操作台的控制指令对轧钢虚拟仿真模块进行控制。 所述轧钢虚拟仿真模块包括模型计算子模块、工艺流程显示子模块、数据采集子模块。 模型计算子模块接收虚拟监控模块传送的控制信号，经计算后，生成相应虚拟生产的过程数据，其他模块进行数据交换，并为工艺流程显示子模块提供实时显示数据。该模块涉及到了如下基本模型主轧机的电机模型、辊缝模型、轧制力计算模型、轧件形变和温度模型、辊道电机模型、抛钢模型、转钢运动模型、电动和液压压下模型、推床运动模型、跑
4偏模型等。 工艺流程显示子模块将模型计算子模块生成的过程数据绘制生成虚拟场景并进行显示，工艺流程显示子模块的实现采用了 DirectX图形库技术。整个虚拟场景根据运动状态可以分为静态视景和动态视景两部分，为了提高装置的实时性，对静、动态视景分别采用了不同的设计思路。静态视景生成主要是一个建模的过程，动态视景生成则主要是模型数据的动态驱动。 数据采集子模块实时采集轧钢过程产生的现场数据，经过放大、隔离、滤波处理后，转换成数字信号，通过计算机网络向上层传送。该模块自适应控制需对多种轧制过程中的物理量进行数据采集、分析处理，并根据控制模型调整轧制过程参数，使之处于最佳状态.如轧制力、轧制温度、压下量、轧制速度、轧制前后的板材厚度等，有时则需要对有关参数分析处理后进行仿真。数据采集模块由PLC、各种传感器以及一些采集板卡组成，实时检测轧机、活套以及操作箱等现场数据。同时，装置将轧制压力、张力、活套传感器、热金属检测器等模拟量或数字量信号以及运行、停止等开关量信号，分别通过连线送入PLC装置的1/0扩展模块，经过放大、隔离、滤波处理后，转换成数字信号，通过计算机网络向上层传送，完成对生产轧制的数据采集。 虚拟监控模块包括PIC监控子模块、虚拟显示子模块。PIC监控子模块接收数据采集模块输送的数字信号，并根据数字信号对虚拟仿真装置进行控制；虚拟显示子模块显示PIC监控子模块接收得到的关键信息，并能够把操作台的操作指令传送给虚拟仿真装置，操作和监控界面完全仿真，虚拟显示子模块显示PIC监控子模块接收得到的关键信息，并能够把操作台的操作指令传送给虚拟仿真装置。 本实用新型的工作流程为首先，操作工通过操作台发出开始工作控制命令通过虚拟监控装置传送到虚拟仿真装置，模型计算子模块接收到控制指令进行计算，同时，操作工手动将电机调整到配合的工作状态，通过操作台将配电柜调整到工作状态，并将状态信息传送到虚拟仿真装置，配合虚拟仿真装置工作。模型计算子模块计算后，生成相应虚拟生产的过程数据，过程数据通过工艺流程显示子模块进行实时显示，同时，信息采集子模块实时采集工艺流程子模块的轧钢信息，并将采集到的实时信息转换成数字信号上传，PIC监控子模块接收数字信号，并进行分析处理，将关键信息通过虚拟显示子模块进行显示，操作工根据虚拟显示子模块的显示信息，调整操作台的控制命令，进而不断调整虚拟仿真装置的显示结果，从而完成模拟轧钢过程。 当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种轧钢生产技能训练模拟仿真装置，包括操作台、配电柜、电机，其特征是还包括轧钢虚拟仿真模块采集配电柜信息，根据操作台的操作指令模拟轧钢生产工艺流程。虚拟监控模块接收轧钢虚拟仿真模块输送的数字信息，把采集得到的关键信息进行显示，且可接收操作台的控制指令对轧钢虚拟仿真模块进行控制。
2. 根据权利要求1所述模拟仿真装置，其特征是所述轧钢虚拟仿真模块包括模型计算子模块接收虚拟监控模块传送的控制信号，经计算后，生成相应虚拟生产的过程数据；工艺流程显示子模块将模型计算模块生成的过程数据绘制生成虚拟场景并进行显示；数据采集子模块实时采集轧钢过程产生的现场数据，经过放大、隔离、滤波处理后，转换成数字信号，通过计算机网络向上层传送。
3. 根据权利要求1所述模拟仿真装置，其特征是虚拟监控模块包括PIC监控子模块接收数据采集模块输送的数字信号，并根据数字信号对虚拟仿真装置进行控制；虚拟显示子模块显示PIC监控子模块接收得到的关键信息，并能够把操作台的操作指令传送给虚拟仿真装置。
专利摘要本实用新型公开了一种轧钢生产技能训练模拟仿真装置，包括操作台，所述操作台连接微机装置，所述微机装置上设置有轧钢模拟仿真装置，所述轧钢模拟仿真装置包括模型计算模块，接收操作台输入的控制信号，经计算后，生成相应虚拟生产的过程数据；工艺流程显示模块，将模型计算模块生成的过程数据绘制生成虚拟场景并进行显示；数据采集模块，实时采集轧钢过程产生的现场数据，经过放大、隔离、滤波处理后，转换成数字信号，通过计算机网络向上层传送；监控显示模块，接收数据采集模块输送的数字信号，采用PIC自动化程序模拟真实企业的监控装置，操作和监控界面完全仿真，把采集得到的关键信息传给虚拟显示模块显示。
文档编号G09B9/00GK201518165SQ20092002097
公开日2010年6月30日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者王继 申请人:王继