关节臂式坐标测量机运动学建模与误差分析

针对一种关节臂式坐标测量机,建立了测量机的四参数D-H运动学模型,并利用AutoCAD2008模拟画出测量机在某一位姿的姿态,同时由运动学模型数值计算出该位姿下测头的坐标值,与AutoCAD 2008作图时末端显示坐标值作比较,所得结果一样,验证了所建运动学模型的正确性.最后通过建立测量机运动学误差模型,以测头误差模量为考量基准,在MATLAB软件中建立了误差仿真系统,根据仿真结果绘制了关节空间的误差分布图,分析出关节转角小角度误差对测量机精度有较大的影响,这为测量机参数标定提供了理论基础.     

关节臂式坐标测量机空间误差建模

关节臂式坐标测量机误差源多且复杂,其测量空间的误差存在不确定性,为了准确快速的得到关节臂式坐标测量机测量空间中的误差,利用标准锥窝对关节臂式坐标测量机进行了空间单点测量精度实验,获得了训练样本和测试样本;利用BP神经网络对空间误差进行了建模,为了提高其收敛速度和运算速度,引入粒子群优化算法(PSO)对BP神经网络模型进行了优化,并对模型进行了预测和验证;结果表明,BP神经网络和PSO-BP神经网络都可以对关节臂式坐标测量机进行空间点误差预测,PSO-BP神经网络模型的预测结果更加精确,相对误差更小。     

基于蒙特卡洛法的关节臂坐标测量机工作空间分析

传统的求解关节臂式坐标测量机工作空间的方法需要借助繁琐的数学公式、计算量大,针对这一问题选用蒙特卡洛法对工作空间进行分析;首先运用D-H方法建立关节臂式坐标测量机的数学模型得出运动学方程;然后采用蒙特卡洛法分析该测量机的工作空间,得出工作空间点云图;最后,采用局部象限分布的方法对关节臂式坐标测量机工作空间点云图的边界点进行提取;仿真实验结果表明用蒙特卡洛法对工作空间分析更简单易于实现,采用基于局部象限分布法提取到的边界点轮廓也更准确避免了虚假边界点的提取。     

关节臂测量机的机械结构和空间误差补偿分析

研究关节测量机优化测量精度问题,目前关节臂测量机在测量技术上还不成熟,对关节臂补偿目前尚难.关节臂测量误差补偿传统的方法是采用最小二乘法求解多个误差项目的最优解、求解角度、杆长、偏置、偏摆微分误差系数矩阵,在工程实践中这样做很难取得理想的效果.为解决上述问题,提出采用D-H方法设计关节臂坐标测量机的机械结构进行运动学建立模型并进行仿真,分析了各种运动学参数对关节臂测量精度的影响,并对误差进行分离处理,使得测量精度达到0.05mm以内.结果表明满足了关节臂设计的要求.     

关节臂式坐标测量机标定系统的设计

关节臂式坐标测量机是一种新型的多自由度非笛卡尔式坐标测量系统,提出了一种基于反转法的标定方法,该方法避免了其他参数误差对于标定结果的影响。研制了相应的标定装置,装置的控制系统采用上位机加下位机结构,由单片机完成标定装置的控制并将测量数据通过串口通讯上传到PC机;PC机程序由虚拟仪器开发平台LabVIEW完成,实现与单片机间的通信和指令处理。实验表明,该系统能够很好地完成关节臂式测量机的标定任务,运动精度高,测量结构具有较好的重复性。     

基于虚拟样机的机械臂动力学建模与仿真*

基于多刚体动力学的原理,在分析机械臂的运动学和拉格朗日动力学方程的基础上求解其雅可比矩阵,并采用虚拟样机技术建立了机械臂的三维仿真模型,进行了动力学分析,获得了机械臂的动态特性。通过将获得的动态特性还原到模型中,建立了基于可视化技术的机械臂运动姿态的计算机动画,逼真地模拟了机械臂的整个运动过程,检验了机械臂动力学模型的相关性能。     

基于虚拟样机技术的高炮运动学仿真

该文探讨了基于虚拟样机技术的实体运动学仿真方法，具体讨论了其实现过程，包括实体模型的建立，虚拟样机环境了仿模型的生成以及仿真分析结果的处理等。最后以某型高炮自动机发射动作的运动学仿真为例说明了该方法的有效性。     

潜孔钻机钻臂虚拟样机建模与动力学仿真

研究潜孔钻机优化定位和结构设计问题,潜孔钻机钻臂是一种复杂的多关节机构的特点,传统的方法采用机器人动力学模型求解困难。为了提高设计的可靠性和有效性,提出一种虚拟样机技术进行设计,建立仿真系统。首先采用Pro/E和ADAMS建立钻臂虚拟样机模型,再结合实际工况对钻臂四个典型动作进行动力学仿真,得到各液压缸受力变化曲线。实验结果进行了对比。实验表明仿真模型和仿真结果合理可靠,为进一步进行钻臂设计和研究提供了可靠的参考依据。     

混合驱动机构虚拟样机仿真控制研究

针对混合驱动机构实现成组运动规律的控制,机构的逆运动学理论计算非常繁琐和控制参数选择的问题,提出了一种应用ADAMs软件对混合驱动机构进行了逆运动学分析方法,以混合驱动压力机构为算例建立了虚拟样机模型,在确定恒速原动件运动规律基础上,实现一组给定运动轨迹,通过一般点驱动和曲线转化为样条函数的功能,快速得出了伺服电机的运动规律曲线.然后联合数值计算软件Matlab建立了PID协同仿真控制系统,参数进行了优化并对系统进行了仿真.仿真结果表明模型能较精确的实现成组运动规律,PlD控制参数优化后可以有效地减小伺服电机角位移误差,所采用设计方法是快捷有效的,为混合驱动机构控制设计提供了一种新途径.     

基于虚拟样机技术的汽车平顺性仿真分析

虚拟样机技术是当前设计制造领域的一门新技术,基于ADAMS虚拟样机分析软件建立了某汽车的整车参数化多体模型,研究了汽车在随机路面的激励下,垂直方向的激励、载荷、弹簧的刚度等对整车平顺性的影响;同时还研究了在随机路面和发动机的联合激励下整车虚拟样机的平顺性,结果表明,发动机激励对汽车(尤其对高速行驶汽车)的平顺性有一定的影响.     

基于三坐标测量机的测量软件MworksCAD

针对制造业对三坐标测量软件的需求,基于三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine,CMM)设计并实现测量软件MworksCAD,将其体系结构分为4层:机器层、驱动层、功能服务层和界面层,将尺寸测量接口规范(Dimensional Measuring Interface Standard,DMIS)测量语言作为系统的信息载体,实现智能化的测量点采样、测量路径选择和碰撞检测,提供基于Open CAsCADE的三维CAD模型显示与操作,可以满足测量过程自动、高效的要求.     

基于伪机构运动映射的虚拟样机运动学仿真

通过引入伪机构概念,阐述其生成、运动分析和运动映射原理,并利用后台运行的基于关联矩阵的连杆机构运动分析模块,针对虚拟样机运动学仿真求解中存在的数值迭代累积误差问题,提出了基于伪机构运动映射求解的虚拟样机运动仿真方法．用内燃机虚拟样机运动仿真实例验证了该方法的正确性、简单性和稳定性．     

虚拟制造环境下VE型分配泵的研发

介绍了虚拟制造技术及其分类，探讨了以设计为中心的虚拟制造技术在汽车零部件研发中的实践．利用该技术，以柴油发动机VE型分配泵为研究对象，重点分析了传动部件易断裂问题，研究内容涉及产品全生命周期的各个阶段，包括虚拟样机设计、虚拟样机运动学动力学仿真、虚拟装配、有限元分析和零件虚拟加工仿真等，并对研究结果进行了实验验证．结合企业实际，给出了解决方案．     

电缆虚拟布线及其逆运动学仿真

在产品虚拟样机中利用人机交互方法进行电缆路径规划,得到一个基于NURBS曲线的电缆几何模型,然后利用“蛇形机器人”方法建立电缆的物理模型,基于逆运动学原理计算其弯曲角度.     

连杆虚拟样机运动仿真

运动仿真是极具挑战性的新兴技术之一,能够很好地提高设计与产品之间的交互性,缩短产品的生产周期,从而降低产品的设计成本。阐述了虚拟样机的建模过程,基于Visual Basic环境下,对四杆机构运动仿真进行具体运用,绘制输出运动的速度、加速度曲线。分析摇摆式传送机的机构运动特征,划分其功能,最终对其虚拟样机进行运动仿真,结合虚拟样机技术进行产品的仿真分析和参数优化,利用该方法提高了产品的设计质量,提高了效率。     

采用HOOPS技术的虚拟测量机原型

目前计算机虚拟技术的应用成为各类技术专业领域的重要发展趋势之一.本文从搭建虚拟测量机的技术实现出发,分析了测量机虚拟技术的具体需求,分别对虚拟测量机实现涉及的三个关键技术,测量机的仿真、测量路径规划、虚拟测量数据处理进行了深入的论述,分析了各个技术的实现难点,给出了具体实现的思路和方法.最后按照功能需求划分了虚拟测量机的模块,并在HOOPS平台下利用文中的技术实现思路和方法,搭建了虚拟测量机的原型,验证了文中的思路和方法的可行性、有效性.     

Development of a touch probe based on five-dimensional force/torque transducer for coordinate measuring machine (CMM)

Systematic errors due to the pre-travel variation and the probe tip shape are irreducible to the traditional touch trigger probing systems. This paper describes the development of a probing system based on five-dimensional force/torque transducer for coordinate measuring machines. The compensation for pre-travel variation is accomplished through the five-dimensional force/torque information acquired by the integrated transducer and the stiffness matrix of the stylus. From the relationship between the obtained force/torque information and the geometrical shape equation, coordinates of the exact contact point immune from the contact error are acquired. After calibration, the combined measurement uncertainty is estimated to be less than ±0.3 μm.     

基于虚拟样机技术的空间机器人系统的建模与仿真

首次采用虚拟样机技术对空间机器人系统进行建模和仿真,得出了反映机器人与卫星本体间运动学和动力学耦合情况的一些重要结果、为保持本体姿态稳定和驱动机器人按预定轨迹运动所需的控制力矩等．该方法可方便地用于验证固定基座、自由飞行、自由飘浮机器人的路径规划、控制算法、奇异空间等．与其它建模和仿真方法相比,该方法建模简单、可视化强、后处理功能极其强大,可实现多刚体系统闭环控制的仿真．