一种3d虚拟设备测控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种3D虚拟设备测控系统，该系统包括：用户控制电路模块，用于产生各种控制信号；接线端子板模块，与计算机模块连接，用于用户控制电路模块与计算机模块之间交换信息；计算机模块，用于最终完成接收控制信号，发出反馈信号，实时3D模拟功能。本发明通过增设用户控制电路模块，构成没有限定，用户根据设备的控制要求自行设计，实现了设备的可变性和控制功能的多样化；通过计算机模块与用户控制电路模块构成闭环控制，满足了验证用户控制电路和控制软件的正确性、准确性的需要。
【专利说明】一种3D虚拟设备测控系统
【技术领域】
[0001]本发明属于3D虚拟设备领域，尤其涉及一种3D虚拟设备测控系统。
【背景技术】
[0002]现有的3D虚拟设备有工业逻辑仿真、三维可视化虚拟表现、虚拟外设交互等功能，能用于设备运转、生产运行流程、设备交互操作的仿真。
[0003]现有技术所具有的功能都是针对操作人员认识、熟悉、操作设备而开发的，交互设备通常是固定不变的。而对于研发、生产、维护设备控制电路和控制软件的人员，需要利用3D虚拟设备来验证用户控制电路和控制软件的正确性、准确性，这就需要一个相关的3D虚拟设备测控系统，而现有的技术无法做到这一点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种3D虚拟设备测控系统，旨在解决现有技术设备固定不变，无法验证用户控制电路和控制软件的正确性、准确性的问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种3D虚拟设备测控系统，所述3D虚拟设备测控系统包括:
[0006]用户控制电路模块，用于产生各种控制信号；
[0007]接线端子板模块，与计算机模块连接，用于用户控制电路模块与计算机模块之间交换信息；
[0008]计算机模块，用于最终完成接收控制信号，发出反馈信号，实时3D模拟功能。
[0009]进一步，所述用户控制电路模块由用户提供，用户控制电路模块的构成没有限定，用户根据设备的控制要求自行设计。
[0010]进一步，所述接线端子板模块提供多种类型的接线端子供各种用户设计的控制电路接线，同时将外部信号与计算机模块中的PCI数据采集卡进行电气隔离，防止意外的信号损毁计算机模块.[0011]进一步，接线端子板提供各种标准低压电源，供用户控制电路模块使用；接线端子板接口定义由PCI数据采集卡编译系统定义，接线端子定义可在软件中显示出，也可将打印出的接线端子定义图纸插入到相应的位置上，便于用户对照图纸在接线端子上接线。
[0012]进一步，所述计算机模块由PCI数据采集卡、PCI数据采集卡编译系统，3D虚拟设备构成，其中:
[0013]PCI数据采集卡，用电缆与计算机模块外部的接线端子板模块相连，数据采集卡插于计算机模块内部的PCI插槽中，有多种类型的输入、输出信号，通过PCI数据采集卡编程软件定义其信号类型，用于定义相关用户控制电路所需的电气驱动设备的控制信号类型，传感器的输出信号类型，以及定义接线端子板的各端子的含义，接收用户控制电路模块产生的经接线端子板模块传输的控制信号，经PCI数据采集卡转换后产生可控制3D虚拟设备工作计算机信息，同时由PCI数据采集卡单元产生反馈信号经PCI数据采集卡，接线端子板模块传入用户控制电路模块，构成闭环控制，根据最终的3D虚拟设备运行情况以测试用户设计的控制电路的控制正确性、准确性。
[0014]进一步，PCI数据采集卡由PCI数据卡及数据卡编译软件组成，PCI数据卡可输入、输出多种信号，信号类型的可以通过数据卡编译软件定义后，使PCI采集卡产生定义后的输入输出信号；
[0015]数据采集卡编译系统分驱动设备信号源模块、传感器输出类型模块、接线端子板定义模块、帮助模块构成；驱动设备信号源模块，用于定义用户控制的电气驱动设备的控制信号源:电压模拟信号、电流模拟信号、数字量信号、直流电压、交流电源、485通信等信号，用户控制电路控制信号可能是这些信号中任意的一种。根据用户控制电路的控制信号源，用鼠标点击相应的信号源，用户控制电路的控制信号源才能被PCI数据采集卡转换成电气驱动设备可识别的信息，方可控制其运行；传感器输出类型模块，用于定义传感器的输出信号类型，3D虚拟设备中的传感器有各种种类，其输出信号类型有电压模拟信号、电流模拟信号、开关量信号、NPN类型的OC门信号、PNP类型的OC门信号等，用户控制电路模块接收信号可能是这些信号中任意的一种。根据用户控制电路模块接收的信号源，用鼠标点击相应的信号类型，3D虚拟设备中的传感器动作信号才能被PCI数据采集卡转换成用户控制电路可识别的信号，方可参与用户控制电路进行控制；
[0016]接线端子板定义模块，用于接线端子板各接口的定义，接线端子板模块的接口类型有模拟量、数字量、数据通信等，每一种类型有多个接口，每个接口与3D虚拟设备中的电气驱动设备控制信号、传感器输出信号可根据需要自行定义，定义后可生产对应的接线端子定义图，该图显示在软件中，也可使用打印机将其打印，打印出的图纸与实际的接线端子板接口尺寸一致，将图纸插入到接线端子板的相应位置上，便于用户把用户控制电路与3D虚拟设备连接起来；
[0017]接线端子板接口定义由PCI数据采集卡编译系统提供，接线端子定义可在计算机界面中显示出，也可将打印出的接线端子定义图纸插入到相应的位置上，便于用户进行接线.[0018]帮助模块，该项目中有电气驱动设备控制信号源、传感器输出信号类型、接线端子板原理图、软件使用等子项目构成。电气驱动设备控制信号源介绍将各种电气驱动设备所需的控制信号源进行介绍，方便用户定义；传感器输出信号类型将各种传感器输出信号类型进行介绍，方便用户定义；接线端子板原理图将接线端子板模块整体布局进行介绍，方便用户定义；软件使用对该软件的具体操作做了详细说明，方便用户操作该软件。
[0019]进一步，帮助模块中有设备结构介绍、动画演示、设备应用、电气组成、软件使用子项目构成；设备结构介绍将设备的机械构造进行分析，方便用户了解设备的特征；动画演示将设备在控制时关键部位动作情况进行动画演示，方便用户了解设备的控制要求；设备应用将设备的用途进行介绍，方便用户了解设备的应用范围；电气组成将设备的电气设备进行介绍，方便用户选择能实现设备控制的电气设备；软件使用对该软件的具体操作做了详细说明，方便用户操作该软件。
[0020]进一步，3D虚拟设备内置3D虚拟设备单元，将实际设备进行三维展示和关键零部件动作动画演示、原理说明，以供用户直观的了解虚拟设备运行的工作情况；同时，利用用户控制电路模块可以测控3D虚拟设备以测试用户控制电路控制的正确性、准确性；[0021]3D虚拟设备单元由虚拟设备、驱动设备、传感器、测控、录制、帮助模块六个子项目构成；虚拟设备中含有多种虚拟设备，用鼠标点击选择某一种设备，界面中将弹出该设备，示意图中的设备为众多设备的一种；
[0022]驱动设备提供多种电气驱动设备，如变频器+变频电机、普通电源+电机、步进电机驱动器+步进电机、伺服驱动器+伺服电机、液压泵站+液压电磁阀、气泵站+启动电磁阀等，用鼠标点击相关的电气驱动设备，将其放置在相应的位置上，各种驱动设备的电气参数设定界面随之弹出，进行参数设定，如设定正确，用户控制电路才能控制该电气驱动设备；
[0023]传感器提供多种传感器，如机械行程开关、光电传感器、颜色传感器、金属检测传感器、测温传感器、水压传感器；用鼠标点击相关的传感器，将其放置在相应的位置上，当被测物件到达检测范围时，该传感器将检测有对应的输出信号发生；
[0024]测控用于测控3D虚拟设备，当用鼠标点击该项目，系统进行测控运行。随之用户控制电路的运行，相应的运行情况动画演示；
[0025]录制用于录制测控是的运行情况，便于记录保存，为以后分析提供依据。
[0026]本发明通过增设用户控制电路模块，构成没有限定，用户根据设备的控制要求自行设计，实现了设备的可变性和控制功能的多样化；通过计算机模块与用户控制电路模块构成闭环控制，满足了验证用户控制电路和控制软件的正确性、准确性的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明提供的3D虚拟设备测控系统系统框图。
[0028]图中:1、用户控制电路模块；2、连接接线端子板模块；3、计算机模块；3_1、采集卡；3_2、3D虚拟设备。
【具体实施方式】
[0029]必要技术方案
[0030]本发明是这样实现的，一种3D虚拟设备测控系统，由用户控制电路模块1，接线端子板模块2，计算机模块3构成，如图1所示。
[0031]用户控制电路模块1，连接接线端子板模块2，用于产生各种控制信号。
[0032]连接接线端子板模块2，连接计算机模块3，用于用户控制电路模块I与计算机模块3之间交换信息。
[0033]计算机模块3，用于最终完成接收控制信号，发出反馈信号，实时3D模拟等功能。
[0034]进一步，用户控制电路模块I由用户提供，用户控制电路模块I的构成没有限定，用户根据设备的控制要求自行设计。
[0035]进一步，接线端子板模块2提供多种类型的接线端子供用户控制电路接线，同时将外部信号与计算机模块3中的PCI数据采集卡3-1进行电气隔离，防止意外的信号损毁计算机模块3 ;接线端子板提供各种标准低压电源，供用户控制电路模块I使用；接线端子板接口定义由PCI数据采集卡单元提供，接线端子定义可在软件中显示出，也可将打印出的接线端子定义图纸插入到相应的位置上，便于用户接线。
[0036]进一步，计算机模块3由PCI数据采集卡3-1，3D虚拟设备3_2构成，其中:
[0037]PCI数据采集卡3-1，用电缆与计算机模块3外部的接线端子板模块2相连，数据采集卡3-1插于计算机模块3内部的PCI插槽中，有多路数字量和模拟量的输入、输出，内置PCI数据采集卡单元，与PCI数据采集卡3-1配合使用，用于定义相关电气驱动设备的控制信号类型，传感器的输出信号类型，以及定义接线端子板的各端子的含义，接收用户控制电路模块I产生的经接线端子板模块2产来的控制信号，经转换后产生信号控制3D虚拟设备3-2工作，同时由PCI数据采集卡单元产生反馈信号经PCI数据采集卡3-1，接线端子板模块2传入用户控制电路模块1，构成闭环控制，根据最终的运行情况以测试控制电路的控制正确性、准确性。
[0038]PCI数据采集卡单元由驱动设备信号源模块、传感器输出类型模块、接线端子板定义模块、帮助模块四个子项目构成:
[0039]驱动设备信号源模块用于定义电气驱动设备的控制信号源电压模拟信号、电流模拟信号、数字量信号、直流电压、交流电源、485通信等信号，用户控制电路控制信号可能是这些信号中任意的一种。根据用户控制电路的控制信号源，用鼠标点击相应的信号源，用户控制电路的控制信号源才能被PCI数据采集卡3-1转换成电气驱动设备可识别的信息，方可控制其运行。
[0040]传感器输出类型模块用于定义传感器的输出信号类型，3D虚拟设备3-2中的传感器有各种种类，其输出信号类型有电压模拟信号、电流模拟信号、开关量信号、NPN类型的OC门信号、PNP类型的OC门信号等，用户控制电路模块I接收信号可能是这些信号中任意的一种。根据用户控制电路模块I接收的信号源，用鼠标点击相应的信号类型，3D虚拟设备中的传感器动作信号才能被PCI数据采集卡转换成用户控制电路可识别的信号，方可参与用户控制电路进行控制。
[0041]接线端子板定义模块用于接线端子板各接口的定义，接线端子板模块2的接口类型有模拟量、数字量、数据通信等，每一种类型有多个接口，每个接口与3D虚拟设备3-2中的电气驱动设备控制信号、传感器输出信号可根据需要自行定义，定义后可生产对应的接线端子定义图，该图显示在软件中，也可使用打印机将其打印，打印出的图纸与实际的接线端子板接口尺寸一致，将图纸插入到接线端子板的相应位置上，便于用户把用户控制电路与3D虚拟设备3-2连接起来。
[0042]帮助模块，该项目中有电气驱动设备控制信号源、传感器输出信号类型、接线端子板原理图、软件使用等子项目构成。电气驱动设备控制信号源介绍将各种电气驱动设备所需的控制信号源进行介绍，方便用户定义；传感器输出信号类型将各种传感器输出信号类型进行介绍，方便用户定义；接线端子板原理图将接线端子板模块2整体布局进行介绍，方便用户定义；软件使用对该软件的具体操作做了详细说明，方便用户操作该软件。
[0043]3D虚拟设备3-2，内置3D虚拟设备单元，将实际设备进行三维展示和关键零部件动作动画演示、原理说明，以供用户直观的了解虚拟设备运行的工作情况。同时，利用用户控制电路模块I可以测控3D虚拟设备3-2以测试用户控制电路控制的正确性、准确性。
[0044]3D虚拟设备单元由虚拟设备、驱动设备、传感器、测控、录制、帮助模块六个子项目构成。
[0045]虚拟设备中含有多种虚拟设备，用鼠标点击选择某一种设备，界面中将弹出该设备。
[0046]驱动设备提供多种电气驱动设备，如变频器+变频电机、普通电源+电机、步进电机驱动器+步进电机、伺服驱动器+伺服电机、液压泵站+液压电磁阀、气泵站+启动电磁阀等，用鼠标点击相关的电气驱动设备，将其放置在相应的位置上，各种驱动设备的电气参数设定界面随之弹出，进行参数设定，如设定正确，用户控制电路才能控制该电气驱动设备。
[0047]传感器提供多种传感器，如机械行程开关、光电传感器、颜色传感器、金属检测传感器
[0048]测温传感器、水压传感器等，用鼠标点击相关的传感器，将其放置在相应的位置上，当被测物件到达检测范围时，该传感器将检测有对应的输出信号发生。
[0049]测控用于测控3D虚拟设备，当用鼠标点击该项目，系统进行测控运行。随之用户控制电路的运行，相应的运行情况动画演示。
[0050]录制用于录制测控是的运行情况，便于记录保存，为以后分析提供依据。
[0051]帮助模块该项目中有设备结构介绍、动画演示、设备应用、电气组成、软件使用等子项目构成。设备结构介绍将设备的机械构造进行分析，方便用户了解设备的特征；动画演示将设备在控制时关键部位动作情况进行动画演示，方便用户了解设备的控制要求；设备应用将设备的用途进行介绍，方便用户了解设备的应用范围；电气组成将设备的电气设备进行介绍，方便用户选择能实现设备控制的电气设备；软件使用对该软件的具体操作做了详细说明，方便用户操作该软件。
[0052]用户控制电路模块1，由用户提供，用户控制电路模块I的构成没有限定，用户根据设备的控制要求自行设计，产生各种控制信号，经连接接线端子板模块2传入计算机模块3的PCI数据采集卡3-1，经内置PCI数据采集卡单元处理后生成信号，用于最终完成接收控制信号控制3D虚拟设备3-2工作，3D虚拟设备3-2内置3D虚拟设备单元，将实际设备进行三维展示和关键零部件动作动画演示、原理说明，以供用户直观的了解虚拟设备运行的工作情况。同时由PCI数据采集卡单元产生反馈信号经PCI数据采集卡3-1，接线端子板模块2传入用户控制电路模块1，构成闭环控制，据最终的运行情况以测试控制电路的控制正确性、准确性。
[0053]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种3D虚拟设备测控系统，其特征在于，所述3D虚拟设备测控系统包括: 用户控制电路模块，用于产生各种控制信号； 接线端子板模块，与计算机模块连接，用于用户控制电路模块与计算机模块之间交换信息； 计算机模块，用于最终完成接收控制信号，发出反馈信号，实时3D模拟功能。
2.如权利要求1所述的3D虚拟设备测控系统，其特征在于，所述用户控制电路模块由用户提供，用户控制电路模块的构成没有限定，用户根据设备的控制要求自行设计。
3.如权利要求1所述的3D虚拟设备测控系统，其特征在于，所述接线端子板模块提供多种类型的接线端子供各种用户设计的控制电路接线，同时将外部信号与计算机模块中的PCI数据采集卡进行电气隔离，防止意外的信号损毁计算机模块。
4.如权利要求3所述的3D虚拟设备测控系统，其特征在于，接线端子板提供各种标准低压电源，供用户控制电路模块使用；接线端子板接口定义由PCI数据采集卡编译系统定义，接线端子定义可在软件中显示出，也可将打印出的接线端子定义图纸插入到相应的位置上，便于用户对照图纸在接线端子上接线。
5.如权利要求1所述的3D虚拟设备测控系统，其特征在于，所述计算机模块由PCI数据采集卡、PCI数据采集卡编译系统，3D虚拟设备构成，其中: PCI数据采集卡，用电缆与计算机模块外部的接线端子板模块相连，数据采集卡插于计算机模块内部的PCI插槽中，有多种类型的输入、输出信号，通过PCI数据采集卡编程软件定义其信号类型，用于定义相关用户控制电路所需的电气驱动设备的控制信号类型，传感器的输出信号类型，以及定 义接线端子板的各端子的含义，接收用户控制电路模块产生的经接线端子板模块传输的控制信号，经PCI数据采集卡转换后产生可控制3D虚拟设备工作计算机信息，同时由PCI数据采集卡单元产生反馈信号经PCI数据采集卡，接线端子板模块传入用户控制电路模块，构成闭环控制，根据最终的3D虚拟设备运行情况以测试用户设计的控制电路的控制正确性、准确性。
6.如权利要求5所述的3D虚拟设备测控系统，其特征在于，PCI数据采集卡由PCI数据卡及数据卡编译软件组成，PCI数据卡可输入、输出多种信号，信号类型的可以通过数据卡编译软件定义后，使PCI采集卡产生定义后的输入输出信号； 数据采集卡编译系统分驱动设备信号源模块、传感器输出类型模块、接线端子板定义模块、帮助模块构成；驱动设备信号源模块，用于定义用户控制的电气驱动设备的控制信号源:电压模拟信号、电流模拟信号、数字量信号、直流电压、交流电源、485通信等信号，用户控制电路控制信号可能是这些信号中任意的一种。根据用户控制电路的控制信号源，用鼠标点击相应的信号源，用户控制电路的控制信号源才能被PCI数据采集卡转换成电气驱动设备可识别的信息，方可控制其运行；传感器输出类型模块，用于定义传感器的输出信号类型，3D虚拟设备中的传感器有各种种类，其输出信号类型有电压模拟信号、电流模拟信号、开关量信号、NPN类型的OC门信号、PNP类型的OC门信号等，用户控制电路模块接收信号可能是这些信号中任意的一种。根据用户控制电路模块接收的信号源，用鼠标点击相应的信号类型，3D虚拟设备中的传感器动作信号才能被PCI数据采集卡转换成用户控制电路可识别的信号，方可参与用户控制电路进行控制； 接线端子板定义模块，用于接线端子板各接口的定义，接线端子板模块的接口类型有模拟量、数字量、数据通信等，每一种类型有多个接口，每个接口与3D虚拟设备中的电气驱动设备控制信号、传感器输出信号可根据需要自行定义，定义后可生产对应的接线端子定义图，该图显示在软件中，也可使用打印机将其打印，打印出的图纸与实际的接线端子板接口尺寸一致，将图纸插入到接线端子板的相应位置上，便于用户把用户控制电路与3D虚拟设备连接起来； 接线端子板接口定义由PCI数据采集卡编译系统提供，接线端子定义可在计算机界面中显示出，也可将打印出的接线端子定义图纸插入到相应的位置上，便于用户进行接线； 帮助模块，该项目中有电气驱动设备控制信号源、传感器输出信号类型、接线端子板原理图、软件使用等子项目构成。电气驱动设备控制信号源介绍将各种电气驱动设备所需的控制信号源进行介绍，方便用户定义；传感器输出信号类型将各种传感器输出信号类型进行介绍，方便用户定义；接线端子板原理图将接线端子板模块整体布局进行介绍，方便用户定义；软件使用对该软件的具体操作做了详细说明，方便用户操作该软件。
7.如权利要求6所述的3D虚拟设备测控系统，其特征在于，帮助模块中有设备结构介绍、动画演示、设备应用、电气组成、软件使用子项目构成；设备结构介绍将设备的机械构造进行分析，方便用户了解设备的特征；动画演示将设备在控制时关键部位动作情况进行动画演示，方便用户了解设备的控制要求；设备应用将设备的用途进行介绍，方便用户了解设备的应用范围；电气组成将设备的电气设备进行介绍，方便用户选择能实现设备控制的电气设备；软件使用对该软件的具体操作做了详细说明，方便用户操作该软件。
8.如权利要求6所述的3D虚拟设备测控系统，其特征在于，3D虚拟设备内置3D虚拟设备单元，将实际设备进行三维展示和关键零部件动作动画演示、原理说明，以供用户直观的了解虚拟设备运行的工作情况；同时，利用用户控制电路模块可以测控3D虚拟设备以测试用户控制电路控制的正确性、准确性； 3D虚拟设备单元由虚拟设备、驱动设备、传感器、测控、录制、帮助模块六个子项目构成；虚拟设备中含有多种虚拟设备，用鼠标点击选择某一种设备，界面中将弹出该设备，示意图中的设备为众多设备的一种；` 驱动设备提供多种电气驱动设备，如变频器+变频电机、普通电源+电机、步进电机驱动器+步进电机、伺服驱动器+伺服电机、液压泵站+液压电磁阀、气泵站+启动电磁阀等，用鼠标点击相关的电气驱动设备，将其放置在相应的位置上，各种驱动设备的电气参数设定界面随之弹出，进行参数设定，如设定正确，用户控制电路才能控制该电气驱动设备； 传感器提供多种传感器，如机械行程开关、光电传感器、颜色传感器、金属检测传感器、测温传感器、水压传感器；用鼠标点击相关的传感器，将其放置在相应的位置上，当被测物件到达检测范围时，该传感器将检测有对应的输出信号发生； 测控用于测控3D虚拟设备，当用鼠标点击该项目，系统进行测控运行。随之用户控制电路的运行，相应的运行情况动画演示； 录制用于录制测控是的运行情况，便于记录保存，为以后分析提供依据。
【文档编号】G06F13/40GK103761207SQ201310259678
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】严俊, 邓缬, 谢永超, 钟燕科, 姜凤武 申请人:严俊