一种轨道游览车辆控制系统及方法与流程

本发明涉及一种轨道游览车辆控制技术，尤其是一种3d视频观看的轨道游览车辆控制系统及方法。
背景技术：
：3d视频轨道游览小车提供一种沉浸式的游览体验，乘客佩戴3d眼镜乘坐在小车上，沿着轨道游览参观，到达指定站点时，大屏幕播放3d视屏。通过布景、模型、灯光与3d视频配合作用，给乘客提供良好的参观体验。现有的3d视频游览小车方案，一般使用局域无线网组网，所有小车与中控电脑连入同一个局域网，通过网络信息的收发控制小车游览过程。对于各个站点则使用响应的传感器，传感器全部接入中控电脑。现有方案有以下问题：在充满模型和布景的封闭空间内，局域无线网通讯极易受到干扰，影响小车运行稳定性。站点传感器全部直接接入中控系统，布线繁多，线缆过长会影响电信号，同时检修不便。轨道全长接近120米，检测传感器是分布在轨道的各个体验区域，到中控室的距离比较远，如果直接把这10个站点的30个传感器接入中控室，布线数量大，走线距离长，过长的传输线缆对传感器信号会有影响。技术实现要素：本发明的目的是提供一种轨道游览车辆控制系统及方法，布线简单，通讯信号稳定可靠，减少了硬件成本，扩展性好。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：本发明第一方面提供了一种轨道游览车辆控制系统，包括：中控单元、车辆控制单元、完成中控单元与车辆控制单元数据通信的总线通信单元、完成轨道站点与车辆双向识别的站点车辆识别单元、完成车辆牵引和姿态调整的行驶控制单元和完成影音资料播放和停止的影音控制单元；所述站点车辆识别单元的输出端与中控单元的输入端连接，行驶控制单元的控制端与车辆控制单元的输出端连接，车辆控制单元的数据通信端经总线通信单元与中控单元的通信端连接；中控单元的输出端与影音控制单元的控制端连接。结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述总线通信单元包括总线控制卡和总线输入输出模块；所述车辆控制单元的数据通信端与总线输入输出模块连接，总线输入输出模块通过ethercat总线串联接入总线控制卡，总线控制卡与中控单元连接。结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述站点车辆识别单元包括轨道站点识别模块和车辆识别模块；所述轨道站点识别模块设置于车辆底部，完成车辆对轨道站点的识别，所述轨道站点识别模块的输出端与车辆控制单元的输入端连接；所述车辆识别模块设置于轨道站点处，完成轨道站点对车辆的识别，所述车辆识别模块的输出端通过总线通信单元与中控单元连接。结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述轨道站点识别模块包括设置于每辆游览车辆底部的车辆接近传感器阵列，车辆接近传感器阵列包括四只并排安装的接近传感器，每只接近传感器检测轨道站点的标记块完成对轨道站点的识别。结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述车辆识别模块包括设置于每一处轨道站点处的站点接近传感器阵列，所述站点接近传感器阵列包括三只并排安装的接近传感器，每只传感器检测安装于车辆底部的标记块，完成对车辆的识别。结合第一方面，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述行驶控制单元包括车辆牵引电机模块和车辆姿态调整电机模块，车辆牵引电机模块的控制端与车辆控制单元的输出端连接，车辆姿态调整电机模块的控制端与车辆控制单元的输出端连接。结合第一方面，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述影音控制单元包括完成影音资料播放或停止的视频服务器、led影音显示模块；所述视频服务器通过网络与中控单元远程连接；视频服务器的输出端与led影音显示模块的输入端连接。本发明第二方面提供了一种轨道游览车辆控制方法，包括以下步骤：s1、发车后，车辆牵引电机模块控制车辆沿轨道前进行驶；车辆识别到达轨道站点后，车辆牵引电机模块停止车辆牵引，车辆姿态调整电机模块完成车辆姿态调整，使得乘客正对led影音显示模块；s2、车辆识别模块将识别的车辆信息通过总线通信单元发送至中控单元，中控单元发送控制信息到视频服务器，视频服务器控制led影音显示模块播放影音资料；s3、影音资料播放完成后，车辆姿态调整电机模块完成车辆姿态调整使得乘客面朝轨道行驶前进方向，车辆牵引电机模块继续牵引车辆沿轨道行驶直到下一个轨道站点，并判断是否为最后一个轨道站点，如果是，停止；如果否，转到步骤s1。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：1、本发明总线输入输出模块通过ethercat总线串联接入总线控制卡，再接入中控电脑。中控电脑与小车控制器之间使用总线通讯，稳定可靠。2、本发明站点传感器直接接入总线输入输出模块，每个站点有4个传感器。中控电脑使用2进制编码格式与小车控制通讯，确认小车编号。站点传感器使用2进制编码格式给中控电脑传输信号，识别站点编号。节省了传感器数量与硬件成本。3、本发明站点传感器使用总线式输入输出模块进行采集，减少了线缆数量。总线式传感器采集方式的拓展性好，需要增加站点时，只需增加输入输出模块与站点传感器。附图说明图1是本发明实施例系统结构示意图；图2是本发明实施例3d视频系统示意图；图3是本发明实施例控制方法流程图。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。轨道游览车辆控制系统由中控电脑、总线控制卡、总线输入输出模块、导电排、小车控制器、视频服务器、3d视频发送卡、站点传感器及站点标记组成。总线输入输出模块通过ethercat总线串联接入总线控制卡，再接入中控电脑。小车控制器通过导电排与总线输入输出模块连接，再经过总线控制卡接入中控电脑。导电排沿着轨道铺设一圈，共有16根导电排。中控电脑通过网络接口与视频服务器连接，视频服务器与3d视频发送卡连接，控制led屏幕。站点传感器直接接入总线输入输出模块，每个站点有3个传感器用来检测小车编号。在整个游览体验过程中，从上车到体验每个区域，再到下车，所有事件的触发都是依托于轨道的固定位置的，因此轨道上的定位是中控与小车控制的输入信号。每一个轨道车需要停车的位置，称之为一个站点，一个完整的体验过程，一共有10个站点。在轨道的每个站点位置，布有传感器阵列，每个站点布有三个接近传感器，型号为欧姆龙e2b-m18kn16-wz-c1，三个传感器并排安装，用来检测小车下方的标记快，小车停靠到站点后，三个传感器中，感应到小车标记块的会触发，可以记为“1”,没有感应到小车标记块的传感器不会触发，记为“0”，组合之后就可以读出二进制的小车编号，配合轨道小车上的标记，中控系统通过检测传感器信号，可以得知到达站点的小车编号与站点编号。同样的，小车也需要知道所到达的站点编号，这需要在小车上安装传感器阵列，每个小车底部布有4个接近传感器，型号为欧姆龙e2b-m18kn16-wz-c1，4个传感器并排安装，用来检测轨道上站点的标记快，小车停靠到站点后，4个传感器中，感应到轨道标记块的会触发，可以记为“1”,没有感应到轨道标记块的传感器不会触发，记为“0”，组合之后就可以读出二进制的站点编号，这样一来，在每个站点，小车可以通过传感器识别站点编号，站点可以通过传感器识别小车编号。在不同的站点使用不同的标记。不同站点标记如下表1所示，每个站点用4个标记快表示，有标记块表示1，无标记块表示0。站点编号上车区00011号站点00102号站点00113号站点01004号站点01015号站点01106号站点01117号站点10008号站点1001下车区1010表1轨道站点标记轨道全长接近120米，检测传感器是分布在轨道的各个体验区域，到中控室的距离比较远，如果直接把这10个站点的30个传感器接入中控室，布线数量大，走线距离长，过长的传输线缆对传感器信号会有影响。本方案采用分布式的总线输入输出模块，在每个站点就近采集处理传感器信号，通过ethercat总线传输到中控计算机。ethercat作为工业以太网总线，在分布式控制和运动控制领域使用十分广泛，传输速率可达100m，稳定可靠。中控系统主控制器选用了研华工控机ark-5261，使用工控机作为中控系统的主控制器，稳定可靠，可以网络访问控制片源计算机，也可以通过pci插槽扩展ethercat总线控制卡。中控系统使用的ethercat总线控制卡型号为dmc-e3032，可以插在工控机pci插槽上，一块板卡最多可以带32个节点，两个节点间最远传输距离为100米。总线输入输出模块型号为em32dx-e1，io点数量为16入16出。如图1所示。轨道与传感器系统保证了小车的正确停靠和运行，以及小车的调度，小车停靠后站点的3d影音系统则是体验的重点。led影音系统配有一个视频服务器，负责片源的播放与视频拼接控制，中控系统可以通过网络远程访问视频服务器，控制影片的播放与停止。led屏幕影音系统的视频服务器和中控系统的工控机通过网线连接。led屏幕的参数由视频服务器提前设置好，中控系统负责小车到站后控制影片播放。3d视频方案同样使用了一台工控机作为视频服务器，工控机型号为研华ipc-610l。视频服务器内配置了一块多屏显卡，带有四路dvi输出。3d视频的核心是3d视频发送卡，本方案使用了3块卡莱特z6超级主控作为3d视频发送卡，配合5a-75e接收卡，实现3d视屏的播放。3d视频系统一共有6块led大屏幕，使用p4室内全彩led模组拼接而成。每块led大屏幕上，一块5a-75e接收卡连接16个p4模组，每6个p4模组公用一个5v开关电源供电。观众则需要带上3d眼镜才能观看3d视频。如图2所示。轨道小车系统中，一共有6辆小车，运行在120米的轨道上，与站点编号类似，小车也有各自的编号。小车上的传感器可以检测站点标记，站点的传感器可以检测小车标记，如此就可以实现小车与站点的相互识别。轨道小车有两个自由度，由两个电机驱动，牵引电机可以驱动小车沿着轨道前进，旋转电机可以驱动小车座舱旋转。小车牵引电机使用的是直流无刷电机，48v，1.5kw，配有霍尔传感器，使用直流调速器驱动，驱动信号为0-5v模拟量信号。小车牵引电机为直流伺服电机，48v，750w，配有1：20的行星减速器，直流伺服驱动器通过脉冲方向来控制，实现精确定位。小车的主控制器使用了一台欧姆龙plc，型号为cp1e-na20dt-d，plc自带脉冲输出与模拟量输出，可以用于牵引电机与旋转电机的控制。轨道小车有两排座位，最多可以乘坐6名乘客，配有两套音箱与6个耳机，座位前配有安全锁定压杆，发车后自动上锁，到达下车区后自动解锁。小车前后均安装有光电开关与安全防撞条，检测到障碍后会自动停车。沿着导轨铺设有16根导电排，这些导电排的作用是给小车供电，并且供小车与中控电脑之间通讯。如图3所示，一种轨道游览车辆控制方法，包括以下步骤：s1、发车后，车辆牵引电机模块控制车辆沿轨道前进行驶；车辆识别到达轨道站点后，车辆牵引电机模块停止车辆牵引，车辆姿态调整电机模块完成车辆姿态调整，使得乘客正对led影音显示模块；s2、车辆识别模块将识别的车辆信息通过总线通信单元发送至中控单元，中控单元发送控制信息到视频服务器，视频服务器控制led影音显示模块播放影音资料；s3、影音资料播放完成后，车辆姿态调整电机模块完成车辆姿态调整使得乘客面朝轨道行驶前进方向，车辆牵引电机模块继续牵引车辆沿轨道行驶直到下一个轨道站点，并判断是否为最后一个轨道站点，如果是，停止；如果否，转到步骤s1。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。当前第1页12