[發明專利]一種挖掘機姿態進行虛擬可視化展現的系統及方法

在審

• 申請號: 201911276998.7
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110952613A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 袁偉;劉金鳳;張現廣;楊國松;王虹霞;王鑫;張紅妮
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E02F9/26
• 分類號: E02F9/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發明公開了一種挖掘機姿態進行虛擬可視化展現的系統及方法，包括下位機控制終端、通信模塊和計算機；下位機控制終端包括兩個二自由度搖桿和控制器；兩個二自由度搖桿輸出端均與控制器的輸入端連接；控制器輸出端通過通信模塊和上位機顯示終端連接，控制器用于將兩個二自由度搖桿的動作數據發送給上位機顯示終端；計算機存儲有包含挖掘機模型的Solidworks三維建模軟件，計算機用于定義挖掘機模型的不同動作部位對應兩個二自由度搖桿的不同動作，且用于提取通信模塊發送數據中代表兩個二自由度搖桿動作的數據，并將提取的數據賦值給與該數據對應動作部位參數。不需要對每個部件之間運動的相關性建立運動學模型。

技術領域

本發明屬于工程機械建模領域，涉及一種挖掘機姿態進行虛擬可視化展現的系統及方法。

背景技術

隨著我國各類基建項目的不斷推進，挖掘機作為重要的工程機械，在交通建設、城市改造、礦山開采等領域扮演著不可替代的角色。挖掘機姿態展現作為一項重要的技術在挖掘機操作培訓以及挖掘機遠程自動控制等領域具有不可忽視的作用。

現有的挖掘機姿態虛擬展現技術大多是基于一些游戲引擎，比如unity3D引擎進行開發。這種方法不僅需要額外開發顯示界面，而且還需要在建立的挖掘機模型中，建立各個運動部件之間的運動學模型，才能實現各個部件間相互動作的直接關聯，往往對開發者編程能力要求較高，有時會影響非計算機專業開發人員的開發效率。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種挖掘機姿態進行虛擬可視化展現的系統及方法，無需額外開發顯示界面，不需要額外對每個部件之間的構建運動學關系，便能夠實現挖掘機動作姿態的虛擬可視化展現。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種挖掘機姿態進行虛擬可視化展現的系統，包括下位機控制終端、通信模塊和上位機顯示終端；

下位機控制終端包括兩個二自由度搖桿和控制器；兩個二自由度搖桿輸出端均與控制器的輸入端連接；控制器輸出端通過通信模塊和上位機顯示終端連接，控制器用于將兩個二自由度搖桿的動作數據發送給上位機顯示終端；

上位機顯示終端采用計算機，計算機存儲有包含挖掘機模型的Solidworks三維建模軟件，計算機用于定義挖掘機模型的不同動作部位對應兩個二自由度搖桿的不同動作，且用于提取通信模塊發送數據中代表兩個二自由度搖桿動作的數據，并將提取的數據賦值給與該數據對應動作部位參數。

優選的，二自由度搖桿采用電位計。

優選的，控制器選用STM32單片機。

優選的，通信模塊采用WiFi模塊、藍牙模塊、2.4G無線串口模塊、無線射頻模塊或zigbee模塊。

優選的，無線通信模塊采用JDY-40 2.4G無線串口模塊。

一種基于上述任意一項所述系統的挖掘機姿態進行虛擬可視化展現的方法，包括以下步驟；

步驟一，在計算機的Solidworks三維建模軟件中建立挖掘機模型；

步驟二，對挖掘機模型中四個動作部位進行裝配關系定義，對于挖掘機模型上相互直線移動的兩個部件，建立兩個與移動方向垂直的移動輔助面，并且定義兩個移動輔助面的裝配關系類型為距離，將距離值參數定義為變量；對于挖掘機模型上相互轉動的兩個部件，建立兩個與軸線平行的轉動輔助面，并且定義兩個轉動輔助面的裝配關系類型為角度，將角度值參數定義為變量；

步驟三，設定通信模塊發送的每一幀數據中的其中4位，分別代表兩個二自由度搖桿的兩個前后動作和兩個左右動作；定義二自由度搖桿的不同動作對應挖掘機模型的不同的動作部位；