(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210762225.5 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 深圳市大族数控科技股份有限公司 地址 518101 广东省深圳市宝安区沙 井街 道沙二社区安托山高科技工业园17号 厂房一层、 二层、 三层、 四层， 2号厂房 一层、 二层， 14 号厂房一层、 二层 (72)发明人 杨晨　卫茹　李宁　翟学涛　 杨朝辉　 (74)专利代理 机构 华进联合专利商标代理有限 公司 44224 专利代理师 何平 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 气膜等效仿真方法 (57)摘要 本发明涉及一种气膜 等效仿真方法。 该方法 包括： 在工作台模型朝向气膜 一侧的空间中选取 第一支撑点， 将工作台模型网格化为工作台仿真 模型， 并在工作台仿真模型的与气膜相对应的区 域中创建第二支撑点； 对工作台仿真模型施加预 设约束并施加预设驱动， 并获得第二支撑点的运 动曲线； 将第二支撑点运动曲线作为第一支撑点 驱动曲线； 在第一支撑点和第二支撑点之间创建 弹簧单元。 在第一支撑点和第二支撑点之间创建 弹簧单元， 并将获得第二支 撑点的运动曲线作为 第一支撑点的驱动曲线， 使 得弹簧单元的两端点 同步运动， 从而模拟出气脚 支撑结构完全跟随工 作台运动的状态， 进而通过 弹簧单元准确模拟气 脚支撑结构， 简化了建模难度， 提高了分析的效 率和准确性。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 115081226 A 2022.09.20 CN 115081226 A 1.一种气膜等效仿真方法， 用于对通过气膜支撑的工作台进行仿真， 其特征在于， 包括 如下步骤： 在工作台模型朝向所述气膜一侧的空间中选取第 一支撑点， 将所述工作台模型网格化 为工作台仿 真模型， 并在所述工作台仿 真模型的与所述气膜相对应的区域中创建第二支撑 点； 对所述工作台仿真模型施加预设约束 并施加预设驱动， 并获得所述第 二支撑点的运动 曲线； 将所述第二支撑点的运动曲线作为所述第一支撑点的驱动曲线； 在所述第一支撑点和所述第二支撑点之间创建弹簧单 元。 2.根据权利要求1所述的气膜等效仿真方法， 其特征在于， 所述在工作台模型朝向所述 气膜一侧的空间中选取第一支撑点， 具体包括： 在所述工作台模型朝向所述气膜一侧的空间中创建支撑 部件； 将所述支撑 部件的质心选取为所述第一支撑点。 3.根据权利要求2所述的气膜等效仿真方法， 其特 征在于， 所述支撑部件的质心与所述工作台模型朝向所述气膜一侧的表面的距离， 与工作台被 所述气膜支撑于床身时， 所述工作台朝向所述床身的一侧的表面与所述床身朝向所述工作 台一侧的表面之间的距离相等。 4.根据权利要求2所述的气膜等效仿真方法， 其特征在于， 在所述将第 二支撑点的运动 曲线作为所述第一支撑点的驱动曲线之前， 所述气膜等效仿真方法还 包括： 将所述支撑 部件网格化 为支撑部件仿真模型。 5.根据权利要求4所述的气膜等效仿真方法， 其特征在于， 在所述将所述支撑部件 网格 化为支撑部件仿真模型和所述将所述第二支撑点的运动曲线作为所述第一支撑点的驱动 曲线之间， 所述气膜等效仿真方法还 包括： 对所述支撑部件仿真模型创建第 一移动副， 以使所述支撑部件仿真模型在与 所述工作 台的台面平行的平面只有平动自由度。 6.根据权利要求1所述的气膜等效仿真方法， 其特征在于， 所述弹簧单元的延伸方向与 所述气膜的厚度方向相同。 7.根据权利要求1所述的气膜等效仿真方法， 其特征在于， 所述获得所述第 二支撑点的 运动曲线； 将所述第二支撑点的运动曲线作为所述第一支撑点的驱动曲线， 具体包括： 获得所述第 二支撑点的位置， 将所述第 二支撑点的位置相对于时间的函数作为所述第 二支撑点的运动曲线； 调整所述工作台仿真模型的驱动曲线的时间间隔， 直至所述第 一支撑点和所述第 二支 撑点的位置的偏差值小于预设阈值， 其中所述第一支撑点的驱动曲线的时间间隔与所述工 作台仿真模型驱动曲线的时间 间隔相同。 8.根据权利要求7 所述的气膜等效仿真方法， 其特 征在于， 所述获得 所述第二支撑点的运动曲线， 具体包括： 获得所述第二支撑点沿第一方向和第二方向的运动曲线， 其中， 所述第一方向和所述 第二方向平行于所述工作台的台面， 且所述第一方向与所述第二方向垂直； 所述调整所述工作台仿真模型驱动曲线的时间间隔， 直至所述第 一支撑点和第 二支撑权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115081226 A 2点的位置的偏差值小于预设阈值， 具体包括： 调整所述工作台仿真模型驱动曲线的时间间隔， 计算所述第 一支撑点和所述第 二支撑 点在所述第一方向的第一偏差， 并计算所述第一支撑点和所述第二支撑点在所述第二方向 的第二偏差， 直至所述第一偏差和所述第二偏差均小于对应的预设偏差 。 9.根据权利要求1所述的气膜等效仿真方法， 其特征在于， 所述对所述工作台仿真模型 施加预设约束， 具体包括： 对所述工作台仿真模型施加第 二移动副， 以使所述工作台仿真模型只能沿第 一方向直 线移动， 其中， 所述第一方向平行于所述工作台的台面。 10.根据权利要求9所述的气膜等效仿真方法， 其特征在于， 所述对所述工作台仿真模 型施加预设约束并施加预设驱动， 具体包括： 对所述工作台仿真模型施加预设约束； 在约束后的所述工作台仿真模型上创建界面点， 其中， 所述界面点为所述工作台模型 上用于与驱动源连接的点； 对所述界面 点施加沿所述第一方向的作用力。 11.根据权利要求1 ‑10任一项所述的气膜等效仿真方法， 其特 征在于， 所述在所述第 一支撑点和所述第 二支撑点之间创建弹簧单元之后， 所述气膜等效仿真 方法还包括： 在所述工作台仿真模型平衡状态下， 获得所述弹簧单元的约束反力， 并将所述气膜的 刚度值配置为所述弹簧单 元的理论刚度， 利用公式 l0＝l+F0/k0 获得所述弹簧单 元的原长l0； 其中， l为所述第一支撑点和所述第二支撑点之间的距离； F0为所述弹簧单元的约束反 力； k0为所述气膜的刚度值。 12.根据权利要求11所述的气膜等效仿真方法， 其特征在于， 所述在所述第 二支撑点和 所述第一支撑点之间创建弹簧单 元之后， 所述气膜等效仿真方法还 包括： 在所述第二支撑点处创建 marker1， 在所述第一支撑点处创建 marker2； 获得弹簧单 元的动态弹簧力， 所述弹簧单 元的动态弹簧力表达式为: F＝F0+(l‑DZ({m_2.idstring}， {m_1.idstring}))*F ′/(h0‑(l‑DZ({m_2.idstring}， {m_1.idst ring}))) 其中,DZ({m_2.idstring}， { m_1.idstring})为marker1指向marker2的沿垂直于所述 工作台的台面的方向矢量； h0为所述气膜在所述工作台在平衡状态下的厚度； F ′为所述气 膜刚度表达中的分子 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115081226 A 3