CN102646139B

CN102646139B - 一种基于catia软件环境下的运动平台包线实现方法

Info

Publication number: CN102646139B
Application number: CN201110042755.4A
Authority: CN
Inventors: 陈吉华; 崔坚
Original assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Current assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: CN102646139A

Abstract

本发明属于计算机应用技术领域，特别涉及计算机仿真技术领域。本发明通过CATIA软件创建运动平台位置正解模型，在模型仿真过程中逐次输入作动筒长度数据，通过更新模型即可显示运动平台正解位置，再经添加空间位置点的操作，直观、准确、快速的得到运动包线包络位置数据。本发明利用CATIA软件自身提供的强大后台解算能力，进行运动平台运动包线极限位置模型解算，解决了模拟器试验环境建设中工艺设计需求的主要设计依据的问题。

Description

一种基于CATIA软件环境下的运动平台包线实现方法

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，特别涉及计算机仿真技术领域。

背景技术

六自由度运动平台是各种模拟器中重要的组成部分，得到非常广泛应用的是基于Stewart结构形式的六自由度运动平台。其本质是由数字计算机实时控制并能提供俯仰、滚转、偏航、升降、纵向平移和侧向平移的六自由度瞬时过载仿真设备。随着六自由度运动平台的应用越来越广泛，对其进行研究的方法也很多。

由于六自由度运动平台是并联机构，直接测量平台的六个自由度的空间姿态相当困难。目前研究方法基本有两大类,即解析法和数值法。然而，在求解六自由度运动平台位置正解问题中，到目前为止，使用的方法多数是利用计算机快速运算能力，采用数值迭代的方法逼近求解，然后在此近似解基础上进一步迭代，逐步逼近非线性方程组真解。在求解位置正解问题的过程中,还没有直接的正解方程式，而且，正解算法比较复杂。

总之，在众多文献介绍中，大多数求解方法采用的依然是典型数值迭代法进行位置正解的过程。在民用专利检索中，没能收集到相关案例。

发明内容

本发明的目的：建立一种通过CATIA软件创建的运动平台运动位置正解模型，实现直观、准确、快速获得运动平台运动包线极限位置数据的方法。

本发明的技术方案是：

本方法采用CATIA软件创建运动平台位置正解简化模型，实现运动平台运动位置正解求解，本方法采取如下步骤：

（一）在CATIA零件设计窗口创建运动平台的上平台简化结构配件模型（1）、下平台简化结构配件模型（2）、上平台万向连轴节基准安装点（A2）、下平台万向连轴节基准安装点（a2）、作动筒简化结构配件模型（3）；

（二）在CATIA产品设计窗口中依次将运动平台的上平台简化结构配件模型（1）、下平台简化结构配件模型（2）、上平台万向连轴节基准安装点（A2）、下平台万向连轴节基准安装点（a2）、作动筒简化结构配件模型（3）加载到运动平台的产品中，并按各配件模型的装配关系，通过位置约束定义，限制配件模型之间的位置关系，完成运动平台的产品装配；

（三）逐次输入作动筒简化结构配件模型（3）长度数据并更新（运动平台）模型以显示运动平台正解位置；

（四）在运动平台的产品中加载模拟器试验舱简化模型（4），并按设计规定位置约束二者的装配关系，采用与步骤（三）相同的方法，以显示运动平台位置正解简化模型正解位置，在运动仿真关注部位添加当前空间坐标定位点，通过标定、定位和测量手段得到运动平台运动包线极限位置数据。

本方法在运动平台位置正解简化模型中采用“偏移约束”控件直接连接上平台配件模型1中的上平台万向连轴节基准安装点A2、下平台配件模型2中的下平台万向连轴节基准安装点a2，逐次输入偏移约束赋值，更新模型以显示运动平台正解位置。

本发明的有益效果是：

（1）基于CATIA软件建立的运动平台运动位置正解模型，能够直观、准确、快速的求解运动平台正解运动位置。

（2）应用运动平台位置正解简化模型，通过模型逐次输入作动筒长度数据，并通过“更新”控件进行模型的位置解算，即可显示运动平台正解位置，实现运动平台运动包线位置正解。

（3）在模型中依次添加模型某些特定部位的空间位置点图标，再通过通用的标定、定位和测量方法，获得运动平台运动包线极限位置数据图像包络线。

（4）结合运动平台结构简化技术，能有效地解决运动平台位置正解和运动包线极限位置数据求解难的问题。本发明方法简单，成本低廉，便于推广，应用范围广，适用于通用CATIA软件环境下，对各种运动方式的平台运动进行有效的仿真。

附图说明

图1是本发明运动平台简化结构模型示意图。

图2是带运动平台的模拟器试验舱简化结构模型示意图。

其中1是上平台简化结构配件模型，2是下平台简化结构配件模型，3是作动筒简化结构配件模型，A1是上平台基准安装点，A2是上平台万向连轴节基准安装点，A3是作动筒上端点基准安装点，4是模拟器试验舱简化模型，a1是下平台基准安装点，a2是下平台万向连轴节基准安装点，a3是作动筒下端点基准安装点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本方法包括运动平台简化模型的创建、运动平台运动包线位置正解仿真、运动平台运动包线极限位置数据的标定、定位和测量手段等步骤。

1、创建运动平台模型

（1）在CATIA环境下创建一个零件设计窗口，在这个零件设计窗口中创建一个简化的上平台结构模型1，这个模型的设计尺寸按运动平台接口参数进行设计。简化的上平台结构模型1采用一个圆环表示。

（2）在这个模型中按运动平台接口参数对上平台基准安装点A1位置进行定位设计，基准安装点A1必须定位在上平台结构模型1圆环上，创建完成后保存上平台结构模型1。

（3）采用与上平台结构模型1建模方式相同的步骤进行下平台结构模型2设计，创建完成后保存。

（4）创建万向连轴节基准安装点A2模型，对这个基准安装点定义三维坐标轴，创建完成后保存。

（5）创建运动平台作动筒简化结构配件模型3，作动筒简化模型3分为三部分，分别是动筒模型3，作动筒上端点基准安装点A3，作动筒下端点基准安装点a3，创建完成后保存。这时应分别保存数个不同文件名的作动筒模型3。

2、组装运动平台模型

（1）在CATIA环境下创建一个产品设计窗口，通过“现有部件”控件分别将上平台结构模型1、下平台结构模型2加载进运动平台产品中。将二者移动到恰当距离（距离可视要求调整）和位置，并使其相互平行。

（2）通过“现有部件”控件分别将作动筒简化结构配件模型3、万向连轴节基准安装点A2模型加载进运动平台产品中。

（3）将上平台万向连轴节基准安装点A2与上平台基准安装点A1通过“偏移约束”将二者定位组装在一起。

（4）将上平台万向连轴节基准安装点A2与作动筒上端点基准安装点A3通过“偏移约束”将二者定位组装在一起。

（5）点击“全部更新”控件，在软件的控制下，上平台基准安装点A1、上平台万向连轴节基准安装点A2和作动筒上端点基准安装点A3实现共点定位组装。

（6）采用与（3）～（5）步骤相同方法，将运动平台下平台基准安装点a1、下平台万向连轴节基准安装点a2和平台作动筒下端点基准安装点a3进行共点定位组装。

（7）重复（2）～（6）步骤相同的方法，继续加载进不同文件名的作动筒模型3、万向连轴节基准安装点A2，直至完成运动平台模型组装。组装后模型见图1所示的运动平台简化结构模型示意图。

3、仿真运动平台运动

（1）在组装完毕的运动平台模型上，逐个定义作动筒模型3的长度，其长度变化范围在运动平台工作参数规定范围内。

（2）点击“全部更新”控件，运动平台模型在CATIA软件的驱动下完成运动平台运动位置正解的仿真。

4、模拟器运动包线仿真

（1）在组装完毕的运动平台模型中加载进模拟器试验舱4简化模型，并按设计规定位置约束二者的装配关系。组装后模型见图2所示带运动平台的模拟器试验舱简化结构模型示意图

（2）在模拟器试验舱4关注部位添加标记点。

（3）按3中叙述的方法进行运动仿真。

（4）每完成一次运动仿真，在关注部位添加标记点处添加当前空间坐标定位点。

（5）依次进行运动仿真，直到满意为止。用线条连接这些空间坐标定位点，即可获得模拟器试验舱4关注部位的运动包线。也可采用标定、定位和测量方法，记录运动包线数据。

Claims

1.一种基于CATIA软件环境下的运动平台包线实现方法，其特征在于，本方法采用CATIA软件创建运动平台位置正解简化模型，实现运动平台运动位置正解求解；本方法采取如下步骤：

（三）逐次输入作动筒简化结构配件模型（3）长度数据并更新运动平台模型以显示运动平台正解位置；

2.如权利要求1所述的一种基于CATIA软件环境下的运动平台包线实现方法，其特征在于，本方法在运动平台位置正解简化模型中采用“偏移约束”控件直接连接上平台配件模型（1）中的上平台万向连轴节基准安装点（A2）、下平台简化结构配件模型（2）中的下平台万向连轴节基准安装点（a2），逐次输入偏移约束赋值，更新运动平台位置正解简化模型以显示运动平台正解位置。