[发明专利]一种挖掘机姿态进行虚拟可视化展现的系统及方法

说明书

本发明公开了一种挖掘机姿态进行虚拟可视化展现的系统及方法，包括下位机控制终端、通信模块和计算机；下位机控制终端包括两个二自由度摇杆和控制器；两个二自由度摇杆输出端均与控制器的输入端连接；控制器输出端通过通信模块和上位机显示终端连接，控制器用于将两个二自由度摇杆的动作数据发送给上位机显示终端；计算机存储有包含挖掘机模型的Solidworks三维建模软件，计算机用于定义挖掘机模型的不同动作部位对应两个二自由度摇杆的不同动作，且用于提取通信模块发送数据中代表两个二自由度摇杆动作的数据，并将提取的数据赋值给与该数据对应动作部位参数。不需要对每个部件之间运动的相关性建立运动学模型。

技术领域

本发明属于工程机械建模领域，涉及一种挖掘机姿态进行虚拟可视化展现的系统及方法。

背景技术

随着我国各类基建项目的不断推进，挖掘机作为重要的工程机械，在交通建设、城市改造、矿山开采等领域扮演着不可替代的角色。挖掘机姿态展现作为一项重要的技术在挖掘机操作培训以及挖掘机远程自动控制等领域具有不可忽视的作用。

现有的挖掘机姿态虚拟展现技术大多是基于一些游戏引擎，比如unity3D引擎进行开发。这种方法不仅需要额外开发显示界面，而且还需要在建立的挖掘机模型中，建立各个运动部件之间的运动学模型，才能实现各个部件间相互动作的直接关联，往往对开发者编程能力要求较高，有时会影响非计算机专业开发人员的开发效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种挖掘机姿态进行虚拟可视化展现的系统及方法，无需额外开发显示界面，不需要额外对每个部件之间的构建运动学关系，便能够实现挖掘机动作姿态的虚拟可视化展现。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种挖掘机姿态进行虚拟可视化展现的系统，包括下位机控制终端、通信模块和上位机显示终端；

下位机控制终端包括两个二自由度摇杆和控制器；两个二自由度摇杆输出端均与控制器的输入端连接；控制器输出端通过通信模块和上位机显示终端连接，控制器用于将两个二自由度摇杆的动作数据发送给上位机显示终端；

上位机显示终端采用计算机，计算机存储有包含挖掘机模型的Solidworks三维建模软件，计算机用于定义挖掘机模型的不同动作部位对应两个二自由度摇杆的不同动作，且用于提取通信模块发送数据中代表两个二自由度摇杆动作的数据，并将提取的数据赋值给与该数据对应动作部位参数。

优选的，二自由度摇杆采用电位计。

优选的，控制器选用STM32单片机。

优选的，通信模块采用WiFi模块、蓝牙模块、2.4G无线串口模块、无线射频模块或zigbee模块。

优选的，无线通信模块采用JDY-40 2.4G无线串口模块。

一种基于上述任意一项所述系统的挖掘机姿态进行虚拟可视化展现的方法，包括以下步骤；

步骤一，在计算机的Solidworks三维建模软件中建立挖掘机模型；

步骤二，对挖掘机模型中四个动作部位进行装配关系定义，对于挖掘机模型上相互直线移动的两个部件，建立两个与移动方向垂直的移动辅助面，并且定义两个移动辅助面的装配关系类型为距离，将距离值参数定义为变量；对于挖掘机模型上相互转动的两个部件，建立两个与轴线平行的转动辅助面，并且定义两个转动辅助面的装配关系类型为角度，将角度值参数定义为变量；

步骤三，设定通信模块发送的每一帧数据中的其中4位，分别代表两个二自由度摇杆的两个前后动作和两个左右动作；定义二自由度摇杆的不同动作对应挖掘机模型的不同的动作部位；