Устройство для обучения операторов грузоподъемных машин

 

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (1% (11) А экю G 09 В 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ь — %с: с-4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Й (21) 3411344/18-12 (22) 16.03.82 (46) 15.08.83. Бюл. Н 30 (72) D.À.Ãoôìàí, В.С.Евтушенко, В.А.Жилин, И.Д.!(олодный и M.Ñ.ТерМхитаров (71) Пермский политехнический институт (53) 681.36(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 769602, кл. G 09 В 9/00,,1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ

ОПЕРАТОРОВ ГРУЗОПОДЬЕМНЫХ МАШИН, со" держащее блок моделирования командоаппаратов управления, соединенный с блоком моделирования грузоподъемных механизмов, блоком предъявляения программ обучения и счетчиком операций, блок контроля времени, связанный со счетчиком времени, первым вычислителем и блоком моделирования грузоподъемных механизмов, подключенным к преобразователю координат, связанному с блоком отображения учебной информации., соединенным с блоком предъявления программ обучения, счетчиком операций, счетчиком времени вторым вычислителем и коммутатором, подключенным через блок сумматоров к преобразователю координат, первому вычислителю и блоку моделирования грузоподъемных механизмов, порбговый блок, связанный с вычислителями, коммутатором и блоком предъявления программ обучения., второй вычислитель подсоединен к первому вычислителю, счетчики вре" мени и счетчику операций, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности обучения, оно имеет блок ввода типа груэоподьемного механизма, блок изменения типа груэоподъемного механизма, блок изменения параметров модели, блок формирования иэображения грузоподъем. ного механизма и переключатель, nep"" вые входы которого соединены с выходами блока формирования изображения, входы. которого подключены к информа- Я цяонному выходу блока моделировеыыя грузоподъемных механизмов, втОрой вход переключателя подключен к nep"" вому входу блока изменения типа гру" зоподъемного механизма, второй вход которого соединен с первым входом блока изменения параметров модели, второй вход которого связан с выходом блока ввода типа грузоподъемного механизма, третий вход блока изме нения параметров модели подключены б к управляющему выходу блока моделирования груэоподъемных механизмов, управляющий вход которого связан с . выходом блока изменения параметров модели, причем выход переключателя соединен с управляющим входом коммутатора.

1O S6>S

Изобретение относится к тренажерам для профессиональной подготовки .операторов грузоподъемных машин.

Извес-|.но устройгтво для обучения операторов груэоподъемных машин, со. держащее блок моделирования командоаппаратов управления, соединенный с блоком моделирвания грузоподъемных механизмов, блоком предъявления программ обучения и счетчиком опера- 18 ций, блох контроля времени, связанный са счетчиком времени, первым вычислителем и блоком моделирования грузоподъемных механизмов, подключенным к преобразователю координат, связанному с блоком отображения учебной информации, соединенным с блоком предъявления программ обучения, счетчиком операций, счетчиком времени, вторым вычислителем и комму- 2О татарам, подключенным через блок сумматоров к преобразователю координат, первому вычислителю и блоку моделирования грузаподъемных механизмов, пороговый блок, связанный с вычисли- 25 телями, коммутатором и блоком предьявления программ обучения, второй вычислитель подсоединен к первому вычислителю, счетчику времени и счетчику операций,1 ).

Недостатком известного устройства явпяется невысокая эффективность обучения.

Цель изобретения - повышение эффективности обучения. .Поставленная цепь достигается тем

1 чта устройство для обучения операторов груэопадъемных машин, содержащее блок моделирования командоаппаратов упаавления, соединенный с блоком моделирования грузаподъемных механизмов блоком предъявления программ обучения и счетчиком операций, блок контроля времени, связанный. со счетчиком времени, первым вычислителем и блокам моделирования грузоподъемных ме" ханиэмов, подключенным к преобразователю координат, связанному с бло-. кам отображения учебной информации, соединенным с блоком предъявления программ обучения, счетчиком времени, 5О вторым вычислителем и коммутатором, подключенным через блок сумматоров к преобразователю координат, первому вычислителю и блоку моделирования грузоподъемных механизмов, пороговый 55 блок, связанный с вычислителями, коммутаторам и блокам предъявления программ обучения, второй вычислитель подсоединен к первому вычислителю,,счетчику времени и счетчику операций, имеет блок ввода типа грузоподъемного механизма, блок изменения типа грузоподъемного механизма, блок изме. нения параметров модели, блок формирования иэображения грузоподъемного механизма и переключатель, первые входы которого соединены с выходами блока формирования изображения, входы которого подключены к информационному выходу блока моделирования грузоподъемных механизмов .второй вход переключателя подключен к первому входу блока изменения типа грузоподъемного механизма, второй вход которога соединен с первым входам блока изменения параметров модели, второй вход которого связан с выходом блока ввода типа грузопадьемного механизма, третий вход блока изменения параметров модели, второй вход которого связан с выходом блока ввода типа груэоподъемного механизма, третий вход блока изменения параметров модели подключен к управляющему выходу блока моделирования грузападъемных механизмов, управляющий вход которого связан с выходом блока изменения параметров модели, причем выход переключателя соединен с управляющим входом коммутатора. 4

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема узла формирования изображения грузоэахвата; на фиг. 3 " временная диаграмма, поясняющая работу узла формирования изображения груэозахвата; на фиг. ч - схема коммутатора; на фиг, 5 - конструктивная схема блока отображения учебной информации.

Устройство (фиг.1) содержит блок

1 моделирования командоаппаратов управления моделями мезанизмов крана. Выходными сигналами блока 1 являются переключения командокантроллеров механизмов изменения вылета стрелы, поворота крана и подъема груза.

Выход блока 1 связан с входом блока 2 моделирования грузоподъемных механизмов, включающего в себя модели трех основных механизмов крана: механизма изменения вылета, механизма поворота крана, механизма подъема груза, состоящего из подъемной и замыкающей лебедки - и моделей груэозахватных приспособлений, а также где

Чх и у х иу С

3 1035 с входом счетчика 3 операций. Выходы блока 2 подключены к преобразователю

4 координат, к блоку 5 сумматоров, к блоку 6 контроля времени, к первому вычислителю 7 показателей качества .технологического процесса.

Блок 2 и преобразователь 4 предназначены для формирования фазовых координат динамической системы крангруэ. 10 . Выходы блока 5 через коммутатор 8 инфррмационных сигналов соединены с блоком 9 отображения учебной информации. Блок 5 предназначен для фор.мирования координат информационных меток. Наличие коммутатора 8 необходимо для создания сложной картины взаимного"расположения груза, стрелы и участка порта на. экране блока 9.

С выходов блока 6 снимаются два 20 сигнала: нбруз коснулся земли" и

"Груз оторвался от земли". Выходы блока 6 подсоединены к входам вычислителя 7 и счетчика 10 времени. Выход вычислителя 7 связан с входами 25 второго вычислителя 11 величины ошибки и оценки и порогового блока 12, который предназначен для выдачи сигнала "Ютраф при отклонении текущих параметров от допустимых значений".

Один из выходов блока 1 связан с входом блока 13 предъявления программ обучения, другие входы которого подключены к блокам 6 и 12, а выходык блоку 9.

Устройство также содержит блок

14 изменения параметров модели, блок

15 ввода типа грузоподъемного механизма, блок 16 изменения типа грузоподъемного механизма, переключатель

17, узел 18 формирования изображения груэоэахвата, узел 19 формирования изображения подвески, узел 20 формирования изображения захвата для перегрузки леса.

Блок формирования изображения

45 грузоподъемного механизма состоит из узлов 18, 19 и 20.

Узел 18 формирования изображения грузозахвата (фиг.2) содержит усилители 21-24 с резисторами, конденсато- 50 рами и диодами, генератор 25 синусоидальных колебаний (ГСК ) и ключ 26.

С.ГСК 25 через ключ 26 к коммутатору идут два сдвинутых синусоидальных сигнала, управляющих движением луча электронно-лучевой трубки ЭЛТ

При этом на экране ЭЛТ формируется изображение окружности, при подаче

635 4 на вход усилителя 23 см. (фиг. 3) аналога угла раскрытия грейфера ф на выходе усилителя 24 появляются прямоугольные импульсы, которые закрывают ключи на определенные промежутки времени, и на ЭЛТ из окружности вырывается дуга, что означает открытый грейфер. Крюковую подвеску можно изобразить в виде окружности. Для формирования ее достаточно ГСК 25, со сменной амплитудой сигнала {, пустой крюк-окружность малого диаметра, с грузом - окружность большего диаметра). Такая схема соответствует узлу 19.

Узел 20 формирования изображения захвата для перегрузки леса мож" но реализовать так же, как и узел 19, только вместо ГСК 25 должен быть генератор пилообразного напряжения.

На экране ЭЛТ будет изображение прямоугольника, причем у открытого захвата, вертикальный размер в несколько раз меньше, чем у закрытого.

В качестве блока 1 используются реальные командоконтроллеры, пригодные для всех типов кранов. Блоки 2,3, 5,6,7,8,9,10 и 12 реализуются при помощи операционных усипителей, реле резисторов, конденсаторов и полупрдводниковых элементов.

Блок 4 выполнен в виде вычислителя аналогового типа, в котором производятся следующие математические преобразования:

Х = COSY, $=P61И ; х,; — л ахж хд р; о

<=

Ь

3g = JP ЬХ Я+Х (p); о

I a +, (О) ах=х-х

Ьс(= )-у,(; г= ЬМС05 И51Ит =Исо Ч-ьХ 1п К, вылет стрелы крана; угол поворота крана; положение точки подвеса ка" ната в системе координат ОХУ, связанной с землей, центр системы координат ОХУ совпадает с осью поворота крана; скорости движения груза в системе координат ОХУ;

1О35635 о о)

МУ =2 (1У); 1„" =4Хд y)+3 + (+„)

6 балх -4r Þ ®

to(4 (43

40 где ч

z скорость отрыва груза;

45 скорость намотки каната на барабан; вертикальная скорость груза при установке на землю; горизонтальная скорость груза при установке на землю; максимальное горизонтальное отклонение груза от точки подвеса канатов; момент отрыва груза от зем- Ы ли; момент установа груза на землю.

У х и у - координаты груза в системе координат ОХУ, )- - круговая частота свободных колебаний груза, подвешенного на капоте; 5

r и 5 - координаты груза s подвижной системе координат О R< S, связанной со стрелой крана, О - точка подвеса канатов, плоскость 01R S параллельна плоскости земли, ось 04 и совпадает с проекцией стрелы на землю.

Умножение на sin ф и @os g производится при помощи синусно-косинусных15 потенциометров, механически связанных с электромеханической следяющей системой, на вход которой поступает аналог 9 - скорости поворота крана.

На вход блока 4 поступают аналоги 20 и )", с выхода снимаются аналоги г 1 х, у „r и S.

Блок 6 выполнен в виде вычислителя аналого-дискретного типа, в котором реализуется следующее выражение:

1, если z > 0 а

О, если (О, где а - сигнал на выходе блока 6;

z — высота река (груза) относительно земли.

Блок 7 может быть вычислителем аналогового типа, в котором производится вычисление по следующим фор,мулам:

На вход блока 7 поступают аналоги х, у, r,,5 и а с выхода снис ф а .. маются аналоги ч„„v>, v> „д.

Блок 8 (фиг. 4) состоит из резисторных сумматоров 27, транзисторных ключей 28, усилителей-согласователей 29, трансформаторов 30 и масштабных усилителей 31. Входные сигналы поступают через резисторные сумматоры

27 на ключи 28, которые управляются через усилитель-согласователь 29 и трансформатор 30 f для гальванической развязки ) так, что каждую четверть периода управления открыты только два ключа (один по координате Й, другой по координате S).

Блок 9 фиг.5 реализуется при помощи электронно-лучевого индикатора (ЭЛИ), на который подаются сигналы с выхода коммутатора, и оптической проекционной системы. Изображение участка местности порта проецируется на экран ЭЛИ с диапозитива, закрепленного на оси электродвигателя интегрирующей следящей системы блока 4.

Блок 11 может быть вычислителем аналогового типа, в котором производятся вычисления по следующим форм лам:

У

=К„1(,+К МУ+1 У+1, 9 г

g=g . 1 ДК Л ма 1 ц и где Ь - суммарная ошибка;

6 - оценка;

Ои,о - максимальная оценка; яох

- время цикла;

h - число включения эа цикл; к с„ к,„,к„ коэффициенты пропорцио.нальности.

Блок 13 представляет собой автомат, выполненный на базе аналоговой вычислительной техники, который выдает управляющие сигналы на включение командоконтроллера вылета поворота. При этом сигналы выдаются в виде стрелок на экране ЭЛИ.

Блок 2 подключен к блоку 14 изменения параметров модели, входы которого подключены к выходам блока 15 ввода типа груэоподьемного механизма и блока 16 изменения типа грузоподьемного механизма, выход которого подключен к переключателю 17. Один из выходов блока 2 связан с входом узлов 18, 19 и 20 формирования изобра1035635 жения, выходы которых через переключатель 17 подключены к блоку 8.

Блоки 15 и 16 предназначены для задания типа грузоподьемного устройства и могут быть реализованы в виде 5 набора кнопок.

Блок 14 предназначен для набора модели с соответствующими структурой и параметрами и может быть выполнен по схеме представленной на фиг.2.

По сигналам с блоков 15 и 16 срабатывают реле в блоке 14 и производится перекоммутация цепей операционных усилителей блока 2.

Переключатель 17 предназначен для 15 подключения к блоку 9 отображения учебной информации выхода одного иэ формирователей сигналов иэображения грузозахватного устройства. Управле,ние переключателем осуществляется 20 с помощью блока 16.

Устройство функционирует следующим образом.

Инструктор или сам обучаемый при помощи кнопок с блоков 15 и 16 эа- 25 дают тип крана и. груэозахватного устройства, приемам управления которыми должен обладать обучаемый. По сигналам, заданным с блоков 15 и 16, в блоке 14 срабатывает ряд реле, которые своими контактами коммутируют определенные цепи, необходимые для набора нужной модели, и подсоединяют к усилителям блока 2. В блоке

17 срабатывает реле, соответствующее

35 нажатой на блоке 15 кнопке, и подсоединяет к блоку 8 выходные сигналы соответствующих узлов формирования иэображения (18, lg или 20). В результате набирается модель соответствующего крана с соответствующим груэоэахватным приспособлением, а на экоане ЭЛТ формируется изображение нужного грузозахватного устройства. Обучаемый по командам с блока !3 управляет командоаппарвтами, При этом на экране ЭЛТ он видит движение грузозахватного устройства и точки подвеса канатов относительно участка порта.

Параллельно с описанными процессами вычисляются показатели качества технологического процесса, и в конце цикла обучаемому выставляется соответствующая оценка.

Многократно повторяя один и тот же цикл, обучаемый добивается отличной оценки за этот цикл. Затеи задание меняется (меняются начальная и конечная точки цикла). Выполнив 5-7 различных заданий на отлично, обучаемый приобретает достаточные навыки по управлению заданным краном и груэозахватным устройством. После этого инструктор задает другой тип крана или груэоэахватного приспособления.

Таким образом, появляется возможность обучать операторов приемам управления грузоподъемными кранами различных типов с различными грузозахватными приспособлениями на одном тренажере.

Использование изобретения позволит повысить эффективность обучения.

1035б35

1035635 ядРи

Фаад 21 йай 24

1О35635

1о35635

Оеик ла

k8fdp

Составитель М.Алексанов

Редактор Л.Веселовская Техред Т.Иаточка Корректор А. Тяско

Заказ 5838/51 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

»»

»

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4