Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики н проблемы их проектирования 8
1Л. Механизмы параллельной кинематики 8
1.2. Область применения механизмов параллельной кинематики 9
1.3. Обзор технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики 12
1.3.1, Биподы 13
1.3.2, Триподы итрицепты 15
1.3.3, Четырех- и ПЯТИ1ЮДЫ 22
1.3,4 Гексаподы 24
1.3.5. Гибридные структуры 29
1.4. Проблематика проектирования технологического оборудования параллельной кинематики 32
3.4. Обзор научных публикаций 36
1.4. Выводы по главе 39
Глава 2. Структурный анализ и классификация 42
2.1. Обзор методик структурного анализа и классификации 42
2.1.1. На основе формул подвижности 42
2.1.2. На основе геометрии кинематической структуры 45
2.1.3. На основе конструкций типовых кинематических цепей 46
2.2. Структурный анализ и классификация 49
2.2.1. На основе кинематических групп 49
2.2.2. На основе формул подвижности 60
2.2.3. На основе геометрии кинематической структуры 68
2.2.4. На основе конструкций типовых кинематических цепей 75
2.2.5. Многоуровневый подход 77
2.3. Выводы по главе 78
Глава 3. Математическое моделирование и расчет оборудования 79
3.1. Математическое моделирование 79
3.1.1, Кинематическое моделирование 79
3.1.1.1. Векторный метод 79
3.1.1.2, На основе теории винта 90
3.1.1.3 Наоснове векторов подвижности 91
3.1.2. Геометрическое моделирование 98
3.1.2.1. На основе геометрической интерпретации 98
3.1.2.2. На основе матриц Якоби 106
3.1.2.3. На основе теории винта 107
3.2. Расчет оборудования 108
3.2.1. Жесткость параллельных структур 108
3.2.1.1. На основе матриц Якоби 109
3.2.1.2. На основе теории винта 111
3.2.2. Точность параллельных структур 116
3.3. Выводы по главе 120
Глава 4. Программное обеспечение 121
4.1. Состав программного обеспечения 121
4.2. Блок моделирования 121
4.2.1. Построение моделей 122
4.2.2. Алгоритм 124
4.2.3. Математический аппарат 128
4.3. Блок расчета 134
4.3.1. Алгоритм 134
4.3.2. Математический аппарат 137
4.4. Выводы по главе 138
Глава 5. Критерии синтеза оборудования параллельной кинематики 139
5.1. Классификация коэффициентов 139
5.2. Структурные коэффициенты 139
5.3. Геометрические коэффициенты 145
5.3.1. Коэффициенты объема 145
5.3.2. Коэффициенты точности и жесткости 155
5.4. Структурно-геометрические коэффициенты 159
5.5. Группировка коэффициентов 160
5.6. Выводы по главе 161
Глава 6. Синтез оборудования параллельной кинематики 162
6.1. Задача синтеза 162
6.2. Структурный синтез 163
6.2.1. На основе формул подвижности 163
6.2.2. На основе кинематических групп 164
6.2.3. На основе геометрии кинематических цепей 167
6.2.4. На основе кинематической геометрии 169
6.2.4.1. Расположение шарниров в цепях параллельных механизмов 170
6.2.4.2. Расположение приводов в цепях параллельных механизмов 175
6.2.4.3. Выбор структур на основе глобальной модели 176
6.2.4,4. Выбор структур на основе подвижности выходного звена 180
6,2.5. Реконфигурация 183
6.3. Параметрический синтез 184
6.3.1. Аппроксимационный метод 184
6.3.2. Аппроксимационно-итерационныи метод 189
6.3.3. Функциональные методы 199
6.3.3.1, На основе матриц Якоби 199
6.3.3.2. На основе сигнальных функций 203
6.3.4. Метод на основе нейронных сетей 209
6.4. Некоторые рекомендации для синтеза 211
6.5. Общий алгоритм синтеза 213
6.6. Выводы по главе 220
Глава 7. Примеры синтеза 221
7.1. Примеры структурного синтеза 221
7.2. Примеры параметрического синтеза 241
7.3. Выводы по главе 262
Выводы по работе 263
Список используемой литературы
- Обзор технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики
- На основе геометрии кинематической структуры
- На основе теории винта
- Построение моделей
Введение к работе
Развитие современного машиностроения привело к созданию станков новой концепции на основе механизмов параллельной кинематики. Такое оборудование призвано решать одну из основных задач, а именно создание более эффективных, более многофункциональных машин, которые бы обеспечивали боле высокую надежность, точность и жесткость.
Современное технологическое оборудование включает в себя сложные технические модули, которые сочетают в себе информационные системы, механические системы и т.д. Механизмы образуют исполнительную подсистему оборудования, которая и обеспечивает движение конечного звена. Эта система в большей сіепени определяет важные показатели оборудования, такие как жесткость, точность, надежность и т.д.
Изменением всей кинематической структуры исполнительной системы, а именно заменой ее механизмом параллельной кинематики, и обусловлено появление новых концепций технологическою оборудования. Такое изменение не позволяет в полной мере использовать традиционные подходы проектировании. Здесь не допустимо использование лишь одной интуиции и опыта разработчика, что достаточно широко используется при проектировании традиционного технологического оборудования. Кроме этого для управления такими механическими системами необходимы соответствующие вычислительные мощности. Все зто являлось долгое время сдерживающим фактором в использовании параллельной кинематики на практике, а сейчас - основной сложностью при проектировании. Несмотря на некоторую конструктивную простоту, такие механизмы представляют собой сложные математические системы.
Хотя сейчас такое оборудование находит все большее распространение, задача проектирования, которая включает в себя решение множества прикладных задач, среди которых задачи структурного и параметрического синтеза в полной мере до сих пор не решены. Этим можно обьяснить большое разнообразие исполнений структур технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики. Поэтому необходима разработка методов проектирования, т.е. методов выбора структур и их геометрии на ранней стадии. Кроме этого требуется создание специализированных программных средств, которые позволяют моделировать и рассчитывать требуемые параметры, определяемые областью использования механизма, в данном случае технологическое оборудование, широкого спектра структур, а не отдельно взятых моделей. Программа должна быть проста в использовании, что позволит конструкторам и инженерам быстро ее освоить. Совместное использование методов синтеза и программного продукта позволит получить мощный инструмент проектирования.
Рассмотрению особенностей проектирования технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики посвящена настоящая работа,
Б первой главе рассматриваются структуры механизмов параллельной кинематики, области их применения и имеющиеся на сегодняшний день опытные образцы данного технологического оборудования, что демонстрирует, насколько широк спектр возможных структур станков параллельной кинематики. Кроме этого рассматриваются вопросы, связанные с проблематикой проектирования такого оборудования и дается обзор научных публикаций.
Во второй главе приводится обзор существующих методик структурного анализа и классификации оборудования параллельной кинематики, после чего разрабатываются методы с учеггом недостатков, выявленных у существующих подходов.
Третья глава посвящена математическому моделированию и расчету. В главе рассматриваются разные виды математического моделирования и строятся соответствующие математические модели, разрабатываются приемы моделирования подобных структур. Все построенные модели позволяют моделировать широкий спектр оборудования параллельной кинематики. Затем рассматриваются вопросы расчета жесткости и точности подобных станков, строятся соответствующие модели, которые также позволяют анализировать широкий спектр возможных исполнений параллельных структур.
В четвертой главе рассматриваются основные приемы, базовые алгоритмы и используемые математические модели разработанного пакета прикладных программ Visua! Studio Mechanism Parallel Kinematics, который позволяет моделировать и анализировать широкий спектр структур технологического оборудования с параллельной кинематикой.
В пятой главе рассматриваются критерии оценки оборудования на основе механизмов параллельной кинематики, которые разделены нами на структурные, геометрические и структурно-геометрические.
В шестой главе рассматриваются методы решения задач структурного и параметрического синтеза станков параллельной кинематики. Для решения каждой из этих задач разрабатывается по несколько методов, что обусловлено сложностью поставленных задач синтеза. Методики основываются на построенных математических моделях и направлены на обеспечение одного или нескольких критериев. В частности, для решения задач структурного синтеза предложен подход с использованием векторов подвижности. На их основе выводятся различные математические соотношения между векторами, которые соответствуют определенным свойствам механизмов, модели которых они описывают. В заключении шестой главы формулируется обший алгоритм по решению задач проектирования оборудования параллельной кинематики на ранней стадии.
В седьмой главе приводятся примеры структурного и параметрического синтеза технологического оборудования на основе параллельной кинематики, которые демонстрируют эффективность предложенного метода.
Кроме этого диссертация содержит шесть приложений. Первые два приложения содержат описание экспериментадьных структур параплельной кинематики, которые на данный момент не используются в технологическом оборудовании и другую справочную информацию. Следующие четыре приложения описывают основные функции и приемы работы с каждой из программ разработанного нами пакета.
Обзор технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики
Она не содержит привода. Выходное ігаено имеет три степени свободы (в ттюы случае перемещение по OCJUM X, Y и Z), Технологические возможности дан нош оборудован шц мт-у бшъ расширены ут жюпкой жшшшителмщго пришла стола ст&шеа Оссййншсть данного СТЕНКА далкегся исшя&їоідаше уиомянугои пассивной mтематической тпи штор&я тшдобня ш&тжц&ш Использование і&кш пассивных кинематических цепей позволяют улучшить х&ра&а ристиїш обору/штанин, например ДШЫЙШЪ угловую жоствдегц так как пассив&шг цепь воспринимает моменты и і ем самым разгружает приводные щщи
Максшшышя скорость движения шходшгча звша 120м/мзшч ауекорешю И,5м/с2, Объем рябочет п{хюіранства 600x500x600 мм3. Частое вращения шпинделя 30000 о& мшг Мощность иришда шпинделя 15кВт.
Следующей пример - это станок SKM 400 фирмы Heckert (Гермтш) (рис. 1АЗ&) [ПО]. Здесь тмже используется механизм щр&ішельвдіі кинематики с іршня степенвди свободы.
PIIL\ І.Ї1Сгашк8КМ400 Структура станка представлена на (рис. 1J36). Выходное звено (У) евюто с основанием (1,6) тршя хмнештинедадаи цепями, реалішвшшьши Б виде ІІГШІГ переменной длины (2) я одной їжсжтт шшштУмтеж оРі цепью (4) В данном случая пассивная ветвь нозволжзт не іадьш увешиетъ угловые жесткости выходного звона, но ітже mm ою&шшгг шшнш& на era ориентацию. В рассматриваемом илешшзме по вращение вокруг осп шпинделя, Тжм ВШДФЇІЄДШЗІЙ не нзменнег ітангаогшескж: возможности еган&а, для расширения которых ишоїзьіуется привод угловой ориентации стола (5). Максимальная старость дннжения выходного авена 100м/шш, а ускорение lg, Діхтатчно широко армподы» іюпшьзуготся ияп стмтхя вспошмтепьті& шд зейя реадшующих три движения шишілеля Б та іестае примера ггртшжн модуль Spritii-ZI (рис 1 14) (1051
Gra & дельта іїспояьзуешя в станке PEGASUS (рис ! 17) [96]. Дшжіе оборудование проецировалось лд% 5-осешй обработки, т.е, необходимо обеспечить пять степеней свободы. Механизм параллельной кинематики используется для реализации трех ш них. а именно трех перемещений, Остальные возможны бшшдаря установки специальной наеаддаї на выполним звене Кшщешда дагшої обарудоішшя ва і краплена на увеличение рабочей жиш стажа со ешбшшы&з дмсгуїшімі к ней Коисгрукгшвнб нее три вдирашш&шие ползунов ілищвлнень в одной горизонтальной штанге, параллельно друг другу и расіюложенньїх та двуя уровнях. Такое решения позволяет увеличить рабочую юну в направление одной ю линейных координат увеличением длины наїїр&вяяюдшй огтшпі Таювд вошежна установка носталъ&ш; параллельных механизмов на одной штанге. Все это анач&гтелыю облегчает шмеиеаше ТЄХНОЛОШЧЄСЇСИХ возможности станка.
Станок іт&зг следующие чараїстерисгики скорость движения выходного івена 120 м/мш, ускорение 10м/с?. Максимальные перемещения по ося X, Y н 5000мм, НООмм и 250 мм соответственно. Аю. Ш, Станок PEGASUS Другт реализация аде#ьта# механизма представлена на схеме: (рис. !Л8а) Выходное зведо И} связано с основанием (5) с помощью трех кинематических цепей. Кажди кинематичешш цепь также имеет норные ш пшги (2} Ни жгшт связаны с рычагом (3)Р при&одимьш s движение приводом (4) В дайной с еме для передачи вращения 1с шпинделю выходного звша кевдшуевд вад мереаднной дакны (7) с приводом (6) установленном m основании. В кмеетве примера йтоій&оьтт -гшой схемы цриввдш оборудование 1 Е1Л"А (рис. 1Л8б)н которое можно использовать ЯДЕ евершешаді отверстий.
На основе геометрии кинематической структуры
Приведенный обзор научных публикаций призван показать основные направления исследований, которые ведутся в настоящее время. Преимущества данною оборудования в станкостроении не вызывает сомнения, о чем говорит все возрастающий интерес к нему. Множество публикаций посвящено именно предпосылкам его появления [5,6,51]. Другие же работы несут обзорную информацию о реализованном технологическом оборудовании с использованием параллельной кинематики [59,60 и дрг], которые использовались при составлении обзора.
Часть работ не ставит цель решения, каких либо конкретных задач, они очерчивают круг проблем, задач проектирования, которые необходимо решать при использовании параллельной кинематики [117,118]. В частности в них отмечается необходимость и вся важность решения задач синтеза и подчеркивается их сложность.
Другие же работы представляют собой труды исследования и решения каких-либо конкретных задач. Эти задачи можно разделить на задачи непосредственно связанные с проектированием и задачи постпроектные, т,е. задачи, которые направлены на решение ряда проблем уже готового оборудования, используемого в промышленности. Такой задачей является калибровка [S5,131,133]. Калибровка позволяет обеспечивать сохранение точности позиционирования выходного звена в процессе работы станка и представляет собой алгоритмы и методы направленные на корректировку его положения для конкретного станка.
Б задачах проектирования выделяется множество направлений. Часть работ посвящена проектированию составляющих элементов параллельных механизмов: шарниров [82,139], телескопические штанги и привода [91,100], различным конструкциям станин [104] и исследованию их влияния на характеристики оборудования на. примере конкретных структур [ИЗ]. В публикациях уделяется внимание управлению параллельными структурами [3,4,19].
Структурный анализ параллельных механизмов рассматривается в работах [21,51,74,75], где предлагаются не широкоуниверсальные методы, которые в большинстве своем не позволяют определить ряд кинематических структур и базируются на каком либо одном подходе. Не существует общепринятой методики классификации технологического оборудования параллельной кинематики.
Математическому моделированию и анализу пространственных одноконтурньгх механизмов посвящено множество публикаций [22,25,26,27,33,36,37,39,40,51,53,58,64,66, 67,79], которые основываются и на специальных разделах теории механизмов и машин [9,47,55] и на различных графических методах [10]. В тоже время мегодам моделирования параллельных механизмов уделено меньше внимания [23,38,93,140,153]. Другая часть работ посвящена исследованию свойств этих механизмов [43,68,80,94,106,125,127,150]. При этом в упомянутых работах рассматриваются отдельно взятые структуры и говорить о универсальных подходах, направленных на моделирование широкого спектра структур параллельной кинематики не приходится.
Можно привести примеры публикация, посвященных исследованию одной структуры и выработки рекомендаций по ее проектированию [88,92,95,98,99,105,113,114, 116,134,146], включая и гибридные структуры [115]. Интерес вызывают задачи оптимизации параллельных механизмов [76,123,141,147,152]
Ряд публикаций посвящено исследованию особых положений механизмов параллельной кинематики [87,89,101,154], которые присутствуют и в последовательных структурах [24,52].
При проектировании таких станков в последнее время выделяются два направления. Первое из них связано с добавлением в параллельные структуры механизмов дополнительных кинематических цепей [97,120,138], которые позволяют увеличить жесткость станка за счет уменьшения усилий воспринимаемых каждой кинематической цепью.
Второе направление называется реконфигурация [111,149,151]. Основная идея этого направления заключается в изменении сутцествующих структур кинематических цепей, т,е. их реконфигурации, но с сохранением общего числа степеней свободы цепи. Недостаток этого направления заключается в отсутствие соответчггвующего математического аппарата. В указанных публикациях данная операция выполняется путем логических рассуждении.
Разработке программных продуктов посвящены работы [75,83,84]. Отметим две программы1 которые позволяют моделировать только «гексапод» с переменными длинами штанг. Программы позволяют выполнять расчет и последующую визуализацию формы рабочего пространства, рассчитывать жесткость и точность структуры. Понятно, что такие программные продукты можно использовать только в случае структур с телескопическими штангами. Обратимся к задачам синтеза. Методы синтеза последовательных механизмов прорабатываются достаточно давно [15,31,61,63,78]- В каждой из этих работ предлагаются различные подходы к синтезу в зависимости от исходных данных, но юс невозможно применить для параллельных структур, хотя отдельно взятые приемы можно использовать при разработке методов синтеза параллельных механизмов.
Синтезу именно параллельных механизмов посвящены публикации [81,90,110,126, 148], В работе [81] рассматриваются общие вопросы синтеза параллельных структур на основе множества рекомендаций по использованию тех или иных шарниров и их сочетаний. Безусловно, эта работа интересна, но при использовании только одних рекомендаций без методик, основанных на математических зависимостях невозможно эффективно решать задачи синтеза. Такого рода подходы могут носить вспомогательный характер, но не могут составлять основу синтеза.
В работе [90] синтез параллельных механизмов ведется путем сочетания различных выделенных структурных составляющих (кинематические цепи, выходное звено), а их компоновка в единый механизм выполняется с учетом формул подвижности. При этом преемственность выбора структурных групп осуществляется исходя из различных рассуждений. Отсутствуют какие либо связи этих групп со свойствами всего механизма
Работа [НО] посвящена синтезу структур с тремя, четырьмя и пятью степенями свободы. Хотя в работе и затрагиваются важные проблемы синтеза, например, выбор геометрии кинематических пар, методика имеет множество ограничений, что не позволяет использовать ее при синтезе технологического оборудования параллельной кинематики.
Синтезу параллельных механизмов исходя из ряда заданных положений выходного звена посвящена работа [126], С использование предложенной мешдики невозможно четко выделить конкретные структурные исполнения механизмов. С ее помощью можно получить слишком широкий спектр структур. Вероятно, это связано с недостаточно обоснованным выбором критериев синтеза.
В публикации [148] приводится пример синтеза «гексапода» с тремя кинематическими цепями на основе рассмотрения различных геометрических соотношений. Методика не может быть использована для синтеза других структур ввиду ее узкой направленности.
На основе теории винта
Данная запись эквивалентна восемнадцати алгебраическим уравнениям. Если, например, нам заданы геометрические размеры механизма (длины штанг, радиусы положения направляющих и тд) и обобщенные координаты XitX2 и Ху, то остается восемнадцать неизвестных определяемых решением системы (3,15), Изменяя набор исходных данных можно решать как прямую, так и обратную задачи. Расчеты для разобранной модели ор&тпода» проводились в Mathcad 2000 Professional Численные эксперименты показали работоспособность построенной модели. Дифференцируя матрицы переходов [28] можно рассчитывать скорости в отдельных шарнирах. Следует отметить, что из шести возможных координат выходного звена д-, у , z, А, В и С должны изменяться только три, так как выходное звено имеет три степени свободы. Расчеты показали, что для данного механизма это три перемещения. Углы А , В и С остаются неизменными.
В общем виде система уравнений составляющих математическую модель оборудовании параллельной кинематики состоит из двух частей. Уравнениями векторных контуров через каждую из кинематических цепей - образуют первую часть. Уравнения второй части записываются исходя из условия равенства матриц переходов от выходного звена к базовой системе через разные кинематические цепи.
Если рассматривать кинематические цепи механизма состоящие только из кинематических пар первого рода (см. рис. 2.18), то в общем виде для каждой кинематической цепи можно записать уравнение (3.16) 7м Cl -M i 1 1 +М0 3- JfW к„ і м0.M0V..,WP, ,M ,ft;Wr(3J6) В этом уравнении к, - вектор /-ого звена в системе координат этого звена; М, ] t - матрица ориентации /-ого звена относительно i-Joro звена при повороте вокруг осей X и У соответствующей системы; МДП - матрица перехода из системы координат г-ого звена в систему і-Лого звена при повороте вокруг оси Z. Обращаем ваше внимание, что уравнение (3.16) предполагает, что ось 2 системы координат каждого звена проходит через ось вращения зтого звена. Для каждой кинематической цепи записывается одно ИЛИ несколько векторных уравнений.
Так как уравнения записаны в самом общем виде, мы отделили скобками отдельные пары, в которых записаны винтовые движения, определяемые элементарным поворотом и движением вокруг соответствующей оси. Одна го этих величин обязательно равна нулю, так как мы разбиваем механизм на пары только первого рода, в противном случае же речь идет о кинематической паре второго рода. От того какая из величин в каждой скобки равна нулю и определяет ее вид. Если dp=0, то это вращательная пара, а если dq =9, то поступательная.
На основе векторов подвижности
Следующая методика основывается на векторах подвижности, которые были предложены во второй главе, где рассматривалось образование групп векторов подвижности. Теперь необходимо разработать математический аппарат, который позволял бы строить математические модели механизмов параллельной кинематики. Все предложенные обозначения оставим без изменения, только к записи координат вектора в декартовой системе координат разрешим добавление величины движения, например, {x,ytzyxslys zs)lQf. В данном примере записано перемещение на заданную величину от точки с координатами xStу3 и по оси, определяемой проекциями единичного векторах, .у и z. Запись (x9y9z,xs,_у5,25)2гсоответствует повороту вокруг указанной оси на два радиана.
Построение моделей
Полный алгоритм моделирующей части является очень объемным и сложным. Поэтому мы считаем нецелесообразным его полное рассмотрение. Рассмотрим только общую структуру программы.
Программа Visual Studio МРК, как и другие программы пакета, является многодокументной, те одновременно можно работать с множеством моделей. Модели хранятся в файлах формата ,mpkr Структура математической модели соответствует описанному выше методу проектирования.
Таким образом, построение модели сводится к заданию следующих данных: К ним относятся; параметры координатных систем (количество систем, их координаты, флаги координат, система относительной ориентации), параметры кинематических цепей или пассивных связей (тип цепи, координаты крепления, предельные значения обобщенных координат, предельные значения углов поворотов шарниров), параметры активных связей (определение систем между которыми установлены связи и типы связи), дополнительные переменные и флаги (флаги видимости систем, длины осей систем координат, графические примитивы), параметры визуализации (масштаб, ориентация и положение «виртуальной комнаты»).
Если вызвана команда, которая изменяет положение некоторой системы координат, то выполняется алгоритм, показанный на схеме (рис. 4.2). Данный алгоритм описывает работу базового или основного ядра программы.
Алгоритм начинает работу с получения данных о новых координатах выбранной системы. Здесь не указывается источник изменений координат. Координаты могут быть введены в ручную с использованием соответствующей команды, могут изменяться при пошаговом перемещении уровня или при перемещении систем координат по заданной траектории, В любом случае получаем новые координаты. Алгоритм разделен на уровни (Т), (П) и (Ш), расположенные последовательно. Проходя через каждый из уровней координаты системы могут преобразовываться, изменяться координаты других систем в зависимости от текущих режимов модели и наличия активных и смешанных связей между уровнями.
На уровне (I) расчет выполняется исходя из системы координат, относительно которой ориентирована система, координаты которой изменяются. Если система ориентирована не относительно «виртуальной комнаты», то вызывается блок «Пересчет координат (Б1)»- Дело в том, что независимо от того, ориентирована ли система относительно «виртуальной комнаты» или любой другой системы модели, в памяти программа хранит координаты только относительно виріуальной комнаты. И каждая система имеет пометку, которая и несет информацию о имени системы, относительно которой заданы координаты. Каждый раз, когда изменяется положение систем координат, то программа считывает из памяти координаты этой системы относительно виртуальной комнаты, а затем уже пересчитывает их, если это необходимо, в координаты относительно указанной нами системы и выводит результаты в соответсгвующих диалоговых окнах программы.
Затем следует уровень (11), который вызывает блок «Пересчет координат (Б2)», если включен режим «трицепт». В этом режиме алгоритм этого блока ищет в модели кинематические цепи с активными связями, т.е. цепи, которые оказывают влияние на изменение координат выходного звена.
После этих двух уровней в модель вносятся изменения координат в требуемые уровни и рассчитываются приращении этих координат.
Эги данные являются исходными для уровня (Ш). Если включен режим, требующий учитывать активные связи, то переходим к блоку «Перерасчет координат (БЗ)». В этом блоке исходя из координат систем и приращения координат, которые были изменены выполняется расчет перемещения всех систем исходя из наложенных активных связей.
После этого обновляются параметры модели исходя из полученных результатов, рассчитанных на этом уровне. В результате получаем новую конфигурацию смоделированного оборудования, определяемую положением уровней.
Таким образом, базовое ядро программы работает только с уровнями модели и активными связями, т.е. с расчетом изменения координат систем модели исходя из задаваемых пользователем команд Обращаем внимание, что базовое ядро не работает с кинематическими цепями. Для этого предназначено вторичное ядро совмещенное с блоком визуализации (рис, 4Г3).
Из памяти программа считывает данные модели, которые в общем виде разделены на шесть групп. В первую группу входят координаты систем. В блоке «Блок расчета (БВ1)» рассчитываются координаты линий, формирующих системы координат. Координаты вспомогательных элементов заданы в координатах соответствующих систем. Блок «Блок расчета (БВ2)» переводит эти координаты в координаты «виртуальной комнаты».
Соответствующие блоки реализованы и для расчетов координат траектории и графических примитивов. Все элементы прорисовываются только в координатах виртуальной комнаты, поэтому для каждого вида данных разработаны необходимые расчетные модели.
Затем на основе полученных данных блоки «Установка графических примитивов (БШ)»,... «Установка графических примитивов (ЕВ5)» формируют команды графических примитивов, которые записываются в кадр. На основе настроек, которые поступают от шестой группы данных «Параметры визуализации», формируется 3D изображение. Для визуализации 3D моделей разработан алгоритм на основе класса CView.
Рассмотренное ядро, состоящее из базовой и вторичной частей, названо «Mules». Ядро работает с данными5 получаемыми из памяти, которые и определяют параметры модели. Данные записаны в памяти в определенной последовательности с соблюдением введенных нами правил, т,е. в определенном формате названном MSF, исходя из начальных букв выражения, определяющего суть формата Mechanical System Format, т.е. механический системный формат.
Преимуществами ядра является достаточно широкая универсальность. Можно моделировать широкий спектр оборудования параллельной кинематики и многие другие механические системы, такие как роботы.
