[发明专利]改进的柔性绳索卷绕平滑过渡方法

摘要

一种改进的柔性绳索卷绕平滑过渡方法，其特征在于，包括步骤：1)基于螺旋线原理建立柔性绳索在滚筒上分布的多层卷绕模型；2)基于步骤1)的多层卷绕模型计算出柔性绳索各质点在滚筒上面的分布质点位置；根据滚筒的位置、半径、绳索半径以及其他参数进行初始化，按照下述公式计算出的位置点作为动态绳索模型的质点位置；本发明的有益效果如下：本发明基于动态的柔性绳索控制模型，改善了柔性绳索在自由运动和上滚筒之间的过渡状态，使其平滑过渡，提高了模拟真实感。

主权项

1.改进的柔性绳索卷绕平滑过渡方法，其特征在于，包括步骤：1)基于螺旋线原理建立柔性绳索在滚筒上分布的多层卷绕模型；2)基于步骤1)的多层卷绕模型计算出柔性绳索各质点在滚筒上面的分布质点位置；根据滚筒的位置、半径、绳索半径以及其他参数进行初始化，按照下述公式计算出的位置点作为动态绳索模型的质点位置；柔性绳索在滚筒上多层卷绕时质点位置计算公式为：其中：RC为当前质点位置相对滚筒中心的半径，Z′为所计算的质点位置在Z轴方向上的偏移量。计算过程中需自行控制变化的量为：RC、Z′和θ，通过控制偏移量Z′将绳索限制在滚筒宽度W范围内；对于当前半径RC，每一层的半径值是固定的，但当绳索到达滚筒边界时，为了使绳索平滑过渡至下一层，设定旋转一周才使得计算半径变化为下一层的数值；其中：在Z轴质点位置偏移量Z′的计算公式为：其中：D为绳索在滚筒上卷绕的方向，取值为‑1表示向左，1表示向右；当绳索到达滚筒边界时，在卷绕过渡圈内当前半径RC的计算公式为：3)根据步骤2)计算出的质点分布位置，在柔性绳索跟随滚筒卷绕的过程中，对将要卷上滚筒的绳索质点进行动态赋值，并调整质点与质点之间的朝向和旋转角；4)对步骤3)动态赋值过程进行平滑处理，具体如下：即将卷上滚筒的绳索质点与步骤2)预先计算的质点位置有一定的位置偏差，动态赋值过程不进行平滑处理易出现抖动现象，因此，对步骤3)动态赋值过程进行平滑处理，即对即将卷上滚筒的绳索质点进行平滑处理，该质点的位置平滑计算公式如下：(xn，yn，zn)＝(x0，y0，z0)+[(x1，y1，z1)‑(x0，y0，z0)]*(nτ)/t     (5)其中，t为滚筒卷绕时，前后两质点分别卷上滚筒的时间差；τ为仿真实现时每帧的时间大小；n为质点变化周期t内，下一时刻总共走过的帧数，取值为0到t/τ；(xn，yn，zn)为下一时刻(即从上一质点卷上滚筒后的第n帧)当前质点的位置；(x0，y0，z0)为当前质点的位置；(x1，y1，z1)为当前质点即将到达的滚筒上的指定位置；5)根据公式(2)‑(5)的计算结果，将卷上滚筒的绳索质点在时间差t内将其匀速逼近步骤2)预先计算的质点位置，这样便对柔性绳索即将卷绕上滚筒的质点位置进行动态控制，即可实现柔性绳索的平滑卷绕过程，提高仿真过程的真实感。