專利名稱：一種基于catia軟件環(huán)境下的運動平臺包線實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及計算機仿真技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
六自由度運動平臺是各種模擬器中重要的組成部分，得到非常廣泛應(yīng)用的是基于Stewart結(jié)構(gòu)形式的六自由度運動平臺。其本質(zhì)是由數(shù)字計算機實時控制并能提供俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航、升降、縱向平移和側(cè)向平移的六自由度瞬時過載仿真設(shè)備。隨著六自由度運動平臺的應(yīng)用越來越廣泛，對其進行研究的方法也很多。由于六自由度運動平臺是并聯(lián)機構(gòu)，直接測量平臺的六個自由度的空間姿態(tài)相當(dāng)困難。目前研究方法基本有兩大類，即解析法和數(shù)值法。然而，在求解六自由度運動平臺位置正解問題中，到目前為止，使用的方法多數(shù)是利用計算機快速運算能力，采用數(shù)值迭代的方法逼近求解，然后在此近似解基礎(chǔ)上進ー步迭代，逐步逼近非線性方程組真解。在求解位置正解問題的過程中，還沒有直接的正解方程式，而且，正解算法比較復(fù)雜。總之，在眾多文獻介紹中，大多數(shù)求解方法采用的依然是典型數(shù)值迭代法進行位置正解的過程。在民用專利檢索中，沒能收集到相關(guān)案例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的建立一種通過CATIA軟件創(chuàng)建的運動平臺運動位置正解模型，實現(xiàn)直觀、準(zhǔn)確、快速獲得運動平臺運動包線極限位置數(shù)據(jù)的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是本方法采用CATIA軟件創(chuàng)建運動平臺位置正解簡化模型，實現(xiàn)運動平臺運動位置正解求解。本方法采取如下步驟(一)創(chuàng)建運動平臺的上平臺配件模型I、下平臺配件模型2、上平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點A2、下平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點a2、作動筒3。( ニ)逐次輸入作動筒3長度數(shù)據(jù)并更新模型以顯示運動平臺正解位置。本方法在運動平臺位置正解模型中采用“偏移約束”控件直接連接上平臺配件模型I中的上平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點A2、下平臺配件模型2中的下平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點a2，逐次輸入偏移約束賦值，更新模型以顯示運動平臺正解位置。本方法在運動平臺位置正解模型中加人模擬器試驗艙4，并對模擬器試驗艙4關(guān)注部位設(shè)定空間位置點，通過標(biāo)定、定位和測量手段獲得運動平臺運動包線極限位置數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是(I)基于CATIA軟件建立的運動平臺運動位置正解模型，能夠直觀、準(zhǔn)確、快速的求解運動平臺正解運動位置。(2)應(yīng)用運動平臺位置正解簡化模型，通過模型逐次輸入作動筒長度數(shù)據(jù)，并通過“更新”控件進行模型的位置解算，即可顯示運動平臺正解位置，實現(xiàn)運動平臺運動包線位置正解。
(3)在模型中依次添加模型某些特定部位的空間位置點圖標(biāo)，再通過通用的標(biāo)定、定位和測量方法，獲得運動平臺運動包線極限位置數(shù)據(jù)圖像包絡(luò)線。(4)結(jié)合運動平臺結(jié)構(gòu)簡化技木，能有效地解決運動平臺位置正解和運動包線極限位置數(shù)據(jù)求解難的問題。本發(fā)明方法簡單，成本低廉，便于推廣，應(yīng)用范圍廣，適用于通用CATIA軟件環(huán)境下，對各種運動方式的平臺運動進行有效的仿真。


圖I是本發(fā)明運動平臺簡化結(jié)構(gòu)模型示意圖。圖2是帶運動平臺的模擬器試驗艙簡化結(jié)構(gòu)模型示意圖。其中I是上平臺簡化結(jié)構(gòu)配件模型，2是下平臺簡化結(jié)構(gòu)配件模型，3是作動筒簡化結(jié)構(gòu)配件模型，Al是上平臺基準(zhǔn)安裝點，A2是上平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點，A3是作動筒上端點基準(zhǔn)安裝點，4是模擬器試驗艙，al是下平臺基準(zhǔn)安裝點，a2是下平臺萬向連軸節(jié) 基準(zhǔn)安裝點，a3是作動筒下端點基準(zhǔn)安裝點。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。本方法包括運動平臺簡化模型的創(chuàng)建、運動平臺運動包線位置正解仿真、運動平臺運動包線極限位置數(shù)據(jù)的標(biāo)定、定位和測量手段等步驟。I、創(chuàng)建運動平臺模型(I)在CATIA環(huán)境下創(chuàng)建ー個零件設(shè)計窗ロ，在這個零件設(shè)計窗ロ中創(chuàng)建ー個簡化的上平臺結(jié)構(gòu)模型1，這個模型的設(shè)計尺寸按運動平臺接ロ參數(shù)進行設(shè)計。簡化的上平臺結(jié)構(gòu)模型I采用ー個圓環(huán)表示。(2)在這個模型中按運動平臺接ロ參數(shù)對上平臺基準(zhǔn)安裝點Al位置進行定位設(shè)計，基準(zhǔn)安裝點Al必須定位在上平臺結(jié)構(gòu)模型I圓環(huán)上，創(chuàng)建完成后保存上平臺結(jié)構(gòu)模型
Io(3)采用與上平臺結(jié)構(gòu)模型I建模方式相同的步驟進行下平臺結(jié)構(gòu)模型2設(shè)計，創(chuàng)建完成后保存。(4)創(chuàng)建萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點A2模型，對這個基準(zhǔn)安裝點定義三維坐標(biāo)軸，創(chuàng)建完成后保存。(5)創(chuàng)建運動平臺作動筒簡化結(jié)構(gòu)配件模型3，作動筒簡化模型3分為三部分，分別是動筒模型3，作動筒上端點基準(zhǔn)安裝點A3，作動筒下端點基準(zhǔn)安裝點a3，創(chuàng)建完成后保存。這時應(yīng)分別保存數(shù)個不同文件名的作動筒模型3。2、組裝運動平臺模型(I)在CATIA環(huán)境下創(chuàng)建ー個產(chǎn)品設(shè)計窗ロ，通過“現(xiàn)有部件”控件分別將上平臺結(jié)構(gòu)模型I、下平臺結(jié)構(gòu)模型2加載進運動平臺產(chǎn)品中。將二者移動到恰當(dāng)距離(距離可視要求調(diào)整)和位置，并使其相互平行。(2)通過“現(xiàn)有部件”控件分別將作動筒簡化結(jié)構(gòu)配件模型3、萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點A2模型加載進運動平臺產(chǎn)品中。(3)將上平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點A2與上平臺基準(zhǔn)安裝點Al通過“偏移約束”將二者定位組裝在一起。(4)將上平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點A2與作動筒上端點基準(zhǔn)安裝點A3通過“偏移約束”將二者定位組裝在一起。(5)點擊“全部更新”控件，在軟件的控制下，上平臺基準(zhǔn)安裝點Al、上平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點A2和作動筒上端點基準(zhǔn)安裝點A3實現(xiàn)共點定位組裝。 (6)采用與(3) (5)步驟相同方法，將運動平臺下平臺基準(zhǔn)安裝點al、下平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點a2和平臺作動筒下端點基準(zhǔn)安裝點a3進行共點定位組裝。(7)重復(fù)(2) (6)步驟相同的方法，繼續(xù)加載進不同文件名的作動筒模型3、萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點A2，直至完成運動平臺模型組裝。組裝后模型見圖I所示的運動平臺簡化結(jié)構(gòu)模型示意圖。3、仿真運動平臺運動(I)在組裝完畢的運動平臺模型上，逐個定義作動筒模型3的長度，其長度變化范圍在運動平臺工作參數(shù)規(guī)定范圍內(nèi)。(2)點擊“全部更新”控件，運動平臺模型在CATIA軟件的驅(qū)動下完成運動平臺運 動位置正解的仿真。4、模擬器運動包線仿真(I)在組裝完畢的運動平臺模型中加載進模擬器試驗艙4簡化模型，并按設(shè)計規(guī)定位置約束二者的裝配關(guān)系。組裝后模型見圖2所示帶運動平臺的模擬器試驗艙簡化結(jié)構(gòu)模型示意圖(2)在模擬器試驗艙4關(guān)注部位添加標(biāo)記點。(3)按3中敘述的方法進行運動仿真。(4)每完成一次運動仿真，在關(guān)注部位添加標(biāo)記點處添加當(dāng)前空間坐標(biāo)定位點。(5)依次進行運動仿真，直到滿意為止。用線條連接這些空間坐標(biāo)定位點，即可獲得模擬器試驗艙4關(guān)注部位的運動包線。也可采用標(biāo)定、定位和測量方法，記錄運動包線數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種基于CATIA軟件環(huán)境下的運動平臺包線實現(xiàn)方法，其特征在于，本方法采用CATIA軟件創(chuàng)建運動平臺位置正解簡化模型，實現(xiàn)運動平臺運動位置正解求解。本方法采取如下步驟 (一)創(chuàng)建運動平臺的上平臺配件模型(I)、下平臺配件模型(2)、上平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點(A2)、下平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點(a2)、作動筒(3)。
(ニ)逐次輸入作動筒(3)長度數(shù)據(jù)并更新模型以顯示運動平臺正解位置。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種基于CATIA軟件環(huán)境下的運動平臺包線實現(xiàn)方法，其特征在于，本方法在運動平臺位置正解模型中采用“偏移約束”控件直接連接上平臺配件模型 (I)中的上平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點(A2)、下平臺配件模型(2)中的下平臺萬向連軸節(jié)基準(zhǔn)安裝點(a2)，逐次輸入偏移約束賦值，更新模型以顯示運動平臺正解位置。
3.如權(quán)利要求I或如權(quán)利要求2所述的ー種基于CATIA軟件環(huán)境下的運動平臺包線實現(xiàn)方法，其特征在于，本方法在運動平臺位置正解模型中加人模擬器試驗艙(4)，并對模擬器試驗艙(4)關(guān)注部位設(shè)定空間位置點，通過標(biāo)定、定位和測量手段獲得運動平臺運動包線極限位置數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明屬于計算機應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及計算機仿真技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過CATIA軟件創(chuàng)建運動平臺位置正解模型，在模型仿真過程中逐次輸入作動筒長度數(shù)據(jù)，通過更新模型即可顯示運動平臺正解位置，再經(jīng)添加空間位置點的操作，直觀、準(zhǔn)確、快速的得到運動包線包絡(luò)位置數(shù)據(jù)。本發(fā)明利用CATIA軟件自身提供的強大后臺解算能力，進行運動平臺運動包線極限位置模型解算，解決了模擬器試驗環(huán)境建設(shè)中工藝設(shè)計需求的主要設(shè)計依據(jù)的問題。
文檔編號G06F17/50GK102646139SQ20111004275
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者崔堅, 陳吉華 申請人:中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設(shè)計研究所