一种基于OpenGL的飞机部件定位系统仿真.pdf

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1、第22卷第8期电子设计工程2014年4月Vo1．22No．8ElectronicDesignEngineeringApr．2014一种基于OpenGL的飞机部件定位系统仿真唐文杰，赵宇，张邦民(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：针对一种由并联机构Tripod构成的用于飞机部件装配的定位系统，首先在Qt环境下结合OpenGL通过导入模型数据以及各部件之间的几何关系建立其仿真模型。然后利用运动学逆解以及四元数球面线性插补算法，对飞机部件的位姿调整进行分析研究，并进行验证。得到飞机部件位姿调整的动态过程和

2、预期仿真结果。关键词：Tripod；定位系统；Qt；OpenGL；运动学逆解；四元数球面线性插补中图分类号：TN702文献标识码：A文章编号：1674—6236(2014)08—0045—03SimulationofanaircraftcomponentpositioningsystembasedonOpenGL．TANGWen-jie，ZHAOYu，ZHANGBang—min(CollegeofMechanicalandElectricalEneering，NanjingUniversityofAeronautics

3、andAstronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：AccordingtoakindofaircraftcomponentpositioningsystemwhichiscomposedofseveralparallelmanipulatorsnamedTripod，akinematicsimulationmodelbasedonOpenGLisbuiltundertheQtsoftwareenvironment．Inversekinematicsandquaternionssp

4、hericallinearinterpolationareusedtoanalyzetheposeadjustmentofaircraftcomponent．Andverificationisalsoaccomplished．Eventually，thedynamicprocessoftheposeadjustmentandanexpectedsimulationresultareproduced．Keywords：Tripod；positioningsystem；Qt；OpenGL；inversekinematics

5、；quaternionssphericallinearinterpolation随着飞机装配技术的发展，不断提高装配柔性化与自2四元数球面线性插补算法动化水平成为大型飞机制造的必然趋势，而发展装配机器人必将推进装配柔性自动化的进程，促进飞机装配技术革由于飞机部件(中央翼盒、左中外翼、右中外翼等)一般命性的变化。为我国的国民经济带来巨大的经济效益和社是大体积大质量物体．在对其进行位姿调整过程中应十分注会效益．为提升企业的国际竞争力发挥重大作用】。作为柔意运动的平稳性。否则不仅严重影响调整的精度，甚至会导性装配系统的一部分

6、，如何获得一种高精度、高刚度的定位致飞机部件外形的变形。而在欧拉空间中，线性插补是非均系统对于我国飞机装配技术的发展无疑是至关重要的。为匀的．并不能满足平稳性要求。为此。可以引入球面线性插补进行此方面的探索。一种具有3个平移自由度的高刚度三算法，将此算法运用于四元数，即所谓四元数球面线性插补自由度并联机构Tripod141被用来搭建成一套飞机部件定位算法。对飞机部件的转动采用四元数球面线性插补可以使其仿真系统。绕某一定轴作匀角速度旋转，意味着在此阶段可以实现飞机部件零角加速度的旋转，位姿调整的平稳性要求得到满足。1开发

7、环境Qt和OpenGL简介2．1四元数球面线性插补概述整个仿真系统是在集成开发环境Qt软件下编写的。Qt先用首末矢量g。和g(分别代表飞机部件的初始和目的是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架。它提供的姿态四元数)定义一个与g。垂直的单位矢量g各矢量之间信号与槽机制能够十分方便的搭建图形用户界面，它同关系如图1所示。Windows平台上的MFC是同类型的东西。Qt自带OpenGL(1)库．只需要重写内置的关于OpenGL的虚函数就能够方便的由图1，导出插补量口(t)的表达式为建立三维模型。OpenGL(全写Ope

8、nGraphicsLibrary)是一个q(t)=q0costcb+qsint~b跨编程语言、跨平台的编程接口，它用于三维图象(二维的亦可)的显示，是专业的图形程序接口，是一个功能强大，调用=q0cost~+(grq。c。s咖)方便的底层图形库。=g。监+g1等收稿日期：2013—09—04稿件编号：201309021作者简介：唐