并联双三角机构精度分析

并联双三角机构是Stewart平台的一种特殊型式。由于其结构的特点 ,直接精确测量该机构的结构误差有一定困难。文中采用一种有效的误差正解分析方法 ,分析包含球铰、驱动杆长在内的全部结构参数误差以及平台半径的变化对主轴端位姿误差的影响。应用这种误差正解方法可定量地确定结构参数设计精度 ,并能找出特定位姿下的敏感结构参数。为这类并联机器人的设计、制造及装配提供了一种有效的途径     

基于正交设计法的2UPS-RPU并联机构精度综合

针对并联机构各原始误差对位姿误差的影响程度不同,使用穷举法在整个工作空间中进行精度综合计算量太大的问题,提出一种原始误差影响因子加权法与正交设计法相结合的精度综合方法。以2UPS-RPU并联机构为对象进行精度综合,并对综合结果进行验证。验证结果表明:该方法能够快速地得到22项误差源的公差值,且在整个工作空间内,末端位姿误差δy、δz、δα、δβ超出给定范围的概率仅分别为4.5%、2.08%、0.25%、2.16%,分析结果也验证了此方法的可行性与正确性。     

机构精度设计的研究及其应用软件

在概要分析、论述机构精度设计的概念、重要性、现状及发展方向的基础上,重点介绍了精度分配的多重卷积算法及其价值分析法与优化法方面的研究结果及应用软件。     

基于粗糙集的数控机床精度设计质量特性反向映射研究

为提高数控机床的加工精度,必须对精度设计质量特性(Quality characteristics,QCs)进行分析和评估。数控机床的精度设计是多因素、多QCs要求的复杂工程优化问题,且各QCs需要满足特定的技术标准。针对数控机床的加工精度要求,识别出影响精度设计QCs的重要质量要素(Quality factors,QFs)。在此基础上,提出基于粗糙集(Rough set,RS)和质量功能配置(Quality function deployment,QFD)中质量屋(House of quality,HoQ)的反向映射模型。运用RS理论简化和提取满足加工质量要求的QFs,并提出应用近似精确粗糙数确定QFs的权重。通过构建精度设计的反向映射模型,实现主要QFs和精度设计QCs之间的转换,确定各精度设计QCs的重要度,帮助产品设计人员完成设计目标。以加工中心为例,验证该模型的实用性。     

3-PRS并联机构空间动态精度检测与误差补偿的研究

通过论述数控机床动态精度的检测要素,基于五轴动态精度检测的方法,阐述根据不同机械特性、机械磨损造成的检测误差,以及试切样件的点位分布,分析以往的动态精度检测在并联机床应用上的不足,以3-PRS并联机构为例,探讨一种适用于并联机床并能准确检测出机床空间位置的动态精度的方法,减小了由于检测盲区导致的动态精度检测误差,并经过误差补偿,展示了深入推广并联机构动态精度检测技术的巨大价值和应用前景.     

Delta并联机构精度标定方法研究

以Delta并联机构为对象,研究一类含平行四边形支链的3自由度并联机构误差建模技术,所建模型可有效分离出影响末端姿态误差的几何误差源。在此基础上提出一种精度标定方法,该方法利用并联机构操作空间与关节空间非线性映射的性质,仅需检测末端沿z向的位置误差、以及在初始位形下的姿态误差便可识别出几何参数,并可通过修改系统输入实现末端位置误差补偿。给出算例以验证该方法的有效性。     

面向制造的并联机床精度设计

精度设计是机床误差避免技术的重要手段,涉及在工作空间中给定刀具的最大位姿允差后,合理地制定零部件制造公差及装配工艺的问题。以３－ＨＳＳ型并联机床为对象,利用空间矢量键模型建立零部件制造误差与动平台位姿误差的映射关系。给定零部件制造公差后,利用该模型即可预估出动平台的位姿误差。在此基础上,根据灵敏度分析结果,提出一种在给定刀具位姿允差条件下,以零部件制造公差加权欧氏范围最大为目标,以角性公差和线性公     

3-TPT并联机构姿态误差对整体加工精度影响研究

并联机构的误差是影响其精度的重要因素,分析各项误差源对动平台误差的影响,对降低误差、提高并联机构精度有着重要意义。通过分析并联机构姿态误差对整体加工精度的影响,以3-TPT并联机构为例,建立机构运动学方程后进一步建立机构误差的数学模型。在建立误差模型的基础上利用MATLAB软件对机构的误差模型进行仿真分析。对结果分析表明3-TPT并联机构姿态误差对整体加工精度影响在机构工作平面中心点处附近较小且随x轴位置变化精度影响较大。研究对全面分析3-TPT机构工作精度具有重要影响,其结论也可以用于并联机构尺寸优化和误差补偿。     

基于STL数据的快速原型分割制作算法研究

针对快速原型尺寸超过成型机成型空间尺寸这一实际制造问题，提出了一种大型快速原型分割制作方法。根据STL文件的特点，建立了一个有效的截面三角剖分算法。分析了分割后各部分子零件中三角面片的特点，提出并实现了子零件STL文件生成算法。扩大了快速原型的应用范围，提高了制造效率。     

基于正交设计的2UPS-RPU并联机构误差分析

运用空间矢量环微分法,建立了兼顾位置和姿态两类误差的位姿误差正解数学模型。此误差模型描述了机构末端位姿误差与各误差源之间的显式映射关系,可定量分析各误差源对机构输出误差的影响。分析了机构位姿参数、结构参数在一定范围内变化时的误差变化曲线,为机构结构参数和工作位姿参数范围的选取提供了理论依据。为分析2UPSRPU并联机构在整个工作空间内各误差源对位姿误差的影响,利用正交设计思想,只需较少的计算量,即可对该机构进行误差分析。基于正交设计思想,将4个位姿参数看成对位姿误差有影响的4个因素,依据位姿参数变化对位姿误差的影响合理划分各因素的水平,使排列的正交表为误差分析提供合理位姿。结合正交表,仿真了机构各末端输出误差对各个误差源的响应程度,从而揭示了影响机构误差的关键因素,可用于指导物理样机的制造与安装。     

反求工程中基于边界扩展的三角网格构造

针对非接触式方式测量的大规模散乱点云数据建模，提出一种三角剖分算法，该算法适用于多张自由曲面片构成的曲面物体，尤其适用于含内孔的曲面对象。算法过程包括两个阶段：第一阶段，采用一种空间栅格装点法来进行初始点云数据精简，精简比率通过栅格小正方体单元尺寸控制；第二阶段，构造种子三角形，通过连接已剖分网格区域的边界边与最优扩展点采形成三角网格，从而向外延展，也可以时一个带有内孔的复杂自由曲面直接进行三角剖分，无需人工分区。实验结果表明该算法可以快速、有效地从三维数据点云建立几何模型。     

基于刚柔结合的四自由度并联机构构型设计

现有的并联机构存在着形式单一、机械性能不足等缺点。基于刚性、柔索并联机构的特点,文中提出两种基于刚柔结合的并联机构新构型,在已有机构中加入柔索,达到提高机构精度、减小机构振动的目的。分别对两种机构的构型和控制作了系统的介绍,并对两种构型在控制和构型设计中的难点问题提出相应的解决方法。     

基于区域Voronoi图的复杂形体的三维重建算法

针对目前由二维轮廓线重建三维实体的方法要求轮廓线间距小、形状相似,对轮廓分叉及孔洞的解决有诸多限制且计算量大费时等问题,提出了Delaunay三角剖分与体素重建的思想相融合的方法。首先将断层图像轮廓近似表示成平面多边形,并利用Voronoi图进行划分,然后对其进行三角剖分。最后通过最短路径把这些三角形连接到相邻断层轮廓线的顶点上,扩展成四面体,从而直接完成三维重建。试验结果表明,该方法能较好地解决轮廓的分叉、孔洞等问题,且减少了数据量。     

模块化并联机器的精度设计

在模块化并联机器的精度设计中,以模块化结构设计为基础,建立了一种标准化的误差模型,研究了模块的误差与末端执行器输出误差之间的关系。使用6-SPS构型的模块化并联机器进行实验,并与理论计算的结果进行比较。     

混沌映射牛顿迭代法与平面并联机构正解研究

自然科学与工程中的许多问题都可以转化为非线性方程组的求解问题,牛顿迭代法是重要的一维及多维的迭代技术,其迭代本身对初始点非常敏感.运用混沌映射χn 1=cos(2/χn)产生初始点,首次提出了基于混沌映射的牛顿迭代法求解非线性方程组的新方法.对3-RPR平面并联机构正解问题进行了研究,给出了算例.该方法简单、实用,为实际机构的设计提供了多种选择方案,为机构学设计提供了全新的方法.     

装配精度设计中的形位误差问题分析

本文分析了装配精度设计中形位误差对装配精度的影响,为机械设计人员指出了在装配精度设计中应考虑形位误差这一重要因素.     

仿生鱼尾鳍推进并联机构设计

仿生尾鳍推进水下机器人的核心问题之一是推进机构的设计及其运动控制,而如何减小推进机构的体积,实现对鱼类尾鳍典型运动的精确模拟是其中的关键因素.提出一种新结构形式的两关节并联仿生尾鳍推进机构.基于该推进机构的简化模型,分析组成机构各杆件的运动规律,以及拍动中位角和各连杆长度之间的关系,对推进机构所占空间进行对比分析.提出转弯性能和机构奇异点对推进机构各杆件的约束条件.结果表明该并联结构方式可以实现转向,也减小推进机构占用空间.针对典型参数,对尾鳍机构进行运动仿真,结果肯定设计的合理性,为水下仿生机器人的尾鳍推进机构提供一种设计方案.     

基于神经网络的并联机床结构精度的研究

针对并联机床各运动副误差难以直接测量的问题，设计了基于神经网络的并联机床结构精度标定测试系统。利用神经网络建立并联机床误差补偿的数学模型，将非线性误差作线性处理，修正难以模型化因素造成的误差；模型化因素造成的误差由三坐标测量机修正。实验证明，误差的90％可由三坐标测量机修正，而残留误差的1／3～1／2可用神经网络修正。     

基于面向对象技术的尺寸精度设计专家系统研究

本文采用先进的面向对象技术完成了尺寸精度及配合设计专家系统的建造工作,运用专家系统完成机械设计与制造是比较理想的方法。     

设计中模糊映射问题的研究

工程设计中模糊映射是大量存在的。传统设计方法不能适当地描述处理模糊映射。这样，对于经验不丰富的设计人员来讲，在某种情况下就难以较好地处理问题，从而影响设计质量。应用模糊技术，考虑工程技术的具体特点，本文给出了设计中模糊映射的两种有效的处理方法：转换法、直接插值法。文中介绍了这两种方法，并以拉延工艺方案设计中模糊映射为实例，演示了所给方法的应用。