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橋式起重機港口工程機械實訓裝置

一、橋式起重機港口工程機械實訓裝置整體要求：

岸邊起重機仿真操作模擬器的主要功能包括：

1、具有岸邊集裝箱橋式起重機的訓練功能，并可再擴展到其他機型的訓練功能：

（1）輪胎式集裝箱門式起重機；

（2）斗輪堆取料機；

（3）門座式起重機；

2、座椅、面板開關、控制器等操作均采用實機部件，駕駛臺布局及仿真場景比例與實機一致；

3、建立六自由度岸橋起重機動態模擬器，能夠真實再現岸橋起重機操作過程中各部位的動態響應，其仿真動態與模擬對應的實際起重機一致；

4、模擬器應具備良好的兼容性和可擴充性，為以后增加其他類型起重機的訓練軟件，可不需要增加或改變主要的硬件配置；

5、模擬器可進行起重機司機考試，考核程序和內容符合國家或行業標準，并可根據考核程序的變化而稍做調整；

6、模擬器針對起重機司機的培訓和考核，要求系統硬件組成簡單，便于管理維護，應具有較高的可靠性、較好地穩定性，使用方便。

二、橋式起重機港口工程機械實訓裝置技術規格要求

1、系統硬件技術參數

岸邊起重機仿真操作模擬器主要硬件包括：司機操作臺、六自由度運動系統、軟件運行服務器、顯示系統、教員監控臺。

1.1司機操作臺根據實際市場上主要生產廠家的岸邊起重機駕駛操作臺改造而成，大小尺寸與實際一致，采用實車上的儀表、面板開關、指示燈及控制器系統，布局與實機保持一致。

1.2系統運行服務器配置：CPUi7，內存8G，顯卡4G，硬盤：320G。

1.3顯示系統采用環繞方式，5臺全高清22寸工業顯示器，6ms響應時間；位于司機操作臺的正前方、左側和右側，視景效果連續，拼接完整，在操作座椅上觀察與現實中的視覺效果一致。

1.4模擬器組合形式為拆裝式；

1.5模擬器整體布置占地面積為不大于36平方米(含安全間距)，動態大高度為3.8米。

1.6教員監控臺主要用于實時監控學員的學習狀況、設定訓練參數，包括：訓練記錄、設定訓練內容及難度等。

1.7六自由度運動平臺，準確模擬起重機運行過程中的實時位姿狀態，具體參數如下：

1.7.1有效載荷：500kg，總載荷：1200kg（平臺重量）；

1.7.2系統響應頻率：0.0HZ～20HZ；

行程回差：≤0.2mm；

1.7.3漂移量：平臺系統連續運行12h以上，任何一個電動缸的位置漂移不超過0.25mm

1.7.4平臺大小：4.5m×4.8mm×3.8m；（含橫向導軌）

1.7.5 平臺具有俯仰（α）、滾轉（β）、偏航（γ）、垂直升降(z）、縱向位移(y)、側向位移(x)等能力，對應位移參數依次為±20°和±150mm；對應速度分別為±20°/s、±200mm/s；對應角加速度分別為±60°/s、4m/s2；對應定位精度分別為0.1°、1.0mm；對應重復定位精度分別為0.05°、0.1mm。

2、系統軟件技術闡述

系統軟件主要由仿真訓練軟件（含整機動力學模型）、考核軟件、教學管理軟件、視景仿真顯示軟件、操作臺及其監控軟件等部分組成。其中，仿真訓練軟件具備3D虛擬現實功能，通過在手機和電腦上操作，能實時模擬顯示港口機械的運動位姿狀態，達到形象的訓練效果。

2.1仿真訓練軟件具備的技術性能

2.1.1具備市場上主要生產廠家的岸邊集裝箱橋式起重機各執行機構的訓練功能，整車動力學模型開發基于3Dunity語言開發平臺進行，并能達到實際設備各機構的性能參數。仿真模型可以實時顯示負載指標、空中吊車的位置，具備管理系統仿真功能。仿真模型可以響應各種操作，包括設備運動、振動、沖擊、加速、緊急停止的位置速度反應等。可以模擬各種裝載吊裝對象，包含集裝箱和普通貨物。

2.1.2起重機訓練包括多種貨物類型和多種訓練,考核科目；

2.1.3訓練強度和難度能根據在規定的時間內要求學員完成的裝卸貨物量、學員做關鍵操作動作時的難易程度等條件進行分級設定。

2.1.4起重機模擬器吊具的動態模型是根據理論和實際現場綜合研究的成果所建立，其動態特性與實際工況對應一致。

2.1.5模擬器前期建模過程中，支持3DMAX類三維模型，支持工程CAD類三維模型，將CAD模型快速應用于實時仿真和視景顯示。提供一系列工具以修復、簡化、轉換三維模型。

2.1.6模擬器柔性繩索動力學建模仿真能力要求：

可以設置繩索密度、剛度、阻尼等物理參數；

仿真不同繩索關鍵節點：卷揚/滑輪/吊環/附著點等功能；

定義柔性繩索優化仿真性能；

仿真繩索具備與外接物體的碰撞檢測以及繩索自身的碰撞檢測；

設置繩索在拉伸/扭轉/彎曲三個方向上的剛度和阻尼；

在特定地點設置繩索的斷裂；

設置繩索與特定流體的力學交互；

有基于繩索動力學開發的實際工程仿真項目的經驗，內含仿真模型和實際數據驗證對比部分，提供合同證明文本。

★2.1.7模擬器動力學引擎支持開發過程中集成標準的Python腳本語言，方便后期針對智能控制做進一步的擴展（或：相當或優于此技術的技術手段）；

★2.1.8可以進行自動接觸碰撞檢測，內嵌至少20種不同類型的鉸接約束庫；

★2.1.9可模擬風載和仿真對象、繩索、吊裝貨物之間的力學效果，可自由設置風速大小和方向；

2.1.10可以通過軟件升級快速擴展兼容輪胎式集裝箱門式起重機、斗輪堆取料機、港口門座起重機等四類起重機的訓練功能。

2.2考核軟件具備的技術性能

2.2.1起重機司機的考核程序和內容符合國家質檢總局頒布的起重機司機考核大綱要求；

2.2.2模擬器能夠自動給學員判分。

2.3教學管理軟件具備的技術性能;

2.3.1學員可以通過打卡或學號登錄上機，每位學生都有單獨的訓練記錄條目；

2.3.2能記錄和查詢學員在訓練或考核中的失誤次數或不規范操作的次數，包括吊具或貨物碰到其它物體的次數及強度，碰撞強度等級分為4-5級。

2.3.3能記錄和查詢學員在訓練或考核中的平均作業效率、總體訓練時間和每次上機的課時訓練時間、起重機吊具運行軌跡、歷次考核中的分數、打印學員的成績報告單、訓練條件或參數的設定；

2.4操作臺及其監控軟件