桥式起重机港口工程机械实训装置

一、桥式起重机港口工程机械实训装置整体要求：

岸边起重机仿真操作模拟器的主要功能包括：

1、具有岸边集装箱桥式起重机的训练功能，并可再扩展到其他机型的训练功能：

（1）轮胎式集装箱门式起重机；

（2）斗轮堆取料机；

（3）门座式起重机；

2、座椅、面板开关、控制器等操作均采用实机部件，驾驶台布局及仿真场景比例与实机一致；

3、建立六自由度岸桥起重机动态模拟器，能够真实再现岸桥起重机操作过程中各部位的动态响应，其仿真动态与模拟对应的实际起重机一致；

4、模拟器应具备良好的兼容性和可扩充性，为以后增加其他类型起重机的训练软件，可不需要增加或改变主要的硬件配置；

5、模拟器可进行起重机司机考试，考核程序和内容符合国家或行业标准，并可根据考核程序的变化而稍做调整；

6、模拟器针对起重机司机的培训和考核，要求系统硬件组成简单，便于管理维护，应具有较高的可靠性、较好地稳定性，使用方便。

二、桥式起重机港口工程机械实训装置技术规格要求

1、系统硬件技术参数

岸边起重机仿真操作模拟器主要硬件包括：司机操作台、六自由度运动系统、软件运行服务器、显示系统、教员监控台。

1.1司机操作台根据实际市场上主要生产厂家的岸边起重机驾驶操作台改造而成，大小尺寸与实际一致，采用实车上的仪表、面板开关、指示灯及控制器系统，布局与实机保持一致。

1.2系统运行服务器配置：CPUi7，内存8G，显卡4G，硬盘：320G。

1.3显示系统采用环绕方式，5台全高清22寸工业显示器，6ms响应时间；位于司机操作台的正前方、左侧和右侧，视景效果连续，拼接完整，在操作座椅上观察与现实中的视觉效果一致。

1.4模拟器组合形式为拆装式；

1.5模拟器整体布置占地面积为不大于36平方米(含安全间距)，动态大高度为3.8米。

1.6教员监控台主要用于实时监控学员的学习状况、设定训练参数，包括：训练记录、设定训练内容及难度等。

1.7六自由度运动平台，准确模拟起重机运行过程中的实时位姿状态，具体参数如下：

1.7.1有效载荷：500kg，总载荷：1200kg（平台重量）；

1.7.2系统响应频率：0.0HZ～20HZ；

行程回差：≤0.2mm；

1.7.3漂移量：平台系统连续运行12h以上，任何一个电动缸的位置漂移不超过0.25mm

1.7.4平台大小：4.5m×4.8mm×3.8m；（含横向导轨）

1.7.5 平台具有俯仰（α）、滚转（β）、偏航（γ）、垂直升降(z）、纵向位移(y)、侧向位移(x)等能力，对应位移参数依次为±20°和±150mm；对应速度分别为±20°/s、±200mm/s；对应角加速度分别为±60°/s、4m/s2；对应定位精度分别为0.1°、1.0mm；对应重复定位精度分别为0.05°、0.1mm。

2、系统软件技术阐述

系统软件主要由仿真训练软件（含整机动力学模型）、考核软件、教学管理软件、视景仿真显示软件、操作台及其监控软件等部分组成。其中，仿真训练软件具备3D虚拟现实功能，通过在手机和电脑上操作，能实时模拟显示港口机械的运动位姿状态，达到形象的训练效果。

2.1仿真训练软件具备的技术性能

2.1.1具备市场上主要生产厂家的岸边集装箱桥式起重机各执行机构的训练功能，整车动力学模型开发基于3Dunity语言开发平台进行，并能达到实际设备各机构的性能参数。仿真模型可以实时显示负载指标、空中吊车的位置，具备管理系统仿真功能。仿真模型可以响应各种操作，包括设备运动、振动、冲击、加速、紧急停止的位置速度反应等。可以模拟各种装载吊装对象，包含集装箱和普通货物。

2.1.2起重机训练包括多种货物类型和多种训练,考核科目；

2.1.3训练强度和难度能根据在规定的时间内要求学员完成的装卸货物量、学员做关键操作动作时的难易程度等条件进行分级设定。

2.1.4起重机模拟器吊具的动态模型是根据理论和实际现场综合研究的成果所建立，其动态特性与实际工况对应一致。

2.1.5模拟器前期建模过程中，支持3DMAX类三维模型，支持工程CAD类三维模型，将CAD模型快速应用于实时仿真和视景显示。提供一系列工具以修复、简化、转换三维模型。

2.1.6模拟器柔性绳索动力学建模仿真能力要求：

可以设置绳索密度、刚度、阻尼等物理参数；

仿真不同绳索关键节点：卷扬/滑轮/吊环/附着点等功能；

定义柔性绳索优化仿真性能；

仿真绳索具备与外接物体的碰撞检测以及绳索自身的碰撞检测；

设置绳索在拉伸/扭转/弯曲三个方向上的刚度和阻尼；

在特定地点设置绳索的断裂；

设置绳索与特定流体的力学交互；

有基于绳索动力学开发的实际工程仿真项目的经验，内含仿真模型和实际数据验证对比部分，提供合同证明文本。

★2.1.7模拟器动力学引擎支持开发过程中集成标准的Python脚本语言，方便后期针对智能控制做进一步的扩展（或：相当或优于此技术的技术手段）；

★2.1.8可以进行自动接触碰撞检测，内嵌至少20种不同类型的铰接约束库；

★2.1.9可模拟风载和仿真对象、绳索、吊装货物之间的力学效果，可自由设置风速大小和方向；

2.1.10可以通过软件升级快速扩展兼容轮胎式集装箱门式起重机、斗轮堆取料机、港口门座起重机等四类起重机的训练功能。

2.2考核软件具备的技术性能

2.2.1起重机司机的考核程序和内容符合国家质检总局颁布的起重机司机考核大纲要求；

2.2.2模拟器能够自动给学员判分。

2.3教学管理软件具备的技术性能;

2.3.1学员可以通过打卡或学号登录上机，每位学生都有单独的训练记录条目；

2.3.2能记录和查询学员在训练或考核中的失误次数或不规范操作的次数，包括吊具或货物碰到其它物体的次数及强度，碰撞强度等级分为4-5级。

2.3.3能记录和查询学员在训练或考核中的平均作业效率、总体训练时间和每次上机的课时训练时间、起重机吊具运行轨迹、历次考核中的分数、打印学员的成绩报告单、训练条件或参数的设定；

2.4操作台及其监控软件