6自由度超精密线性定位系统误差检测与补偿方法

为提高精密定位系统几何误差、热诱导误差以及动态误差检测精度,基于刚度高、相应速度快的并联柔性铰链机构提出一种6自由度超精密线性定位系统,并对该定位系统的全范围运动进行了测量,用运动学方法计算每个执行机构所需的位移量用于补偿误差;同时提出一种基于递推法的误差补偿算法,提高了系统的定位精度;通过对5自由度直线性平台误差的实时测量和补偿,研究了6自由度超精密线性定位系统的有效性。在实际应用中,平移和旋转误差的峰谷误差分别降低了89%和93%,证明了递推补偿算法的有效性。     

大型工件高精度定位系统及坐标基准的建立

介绍了一种具有尺寸误差自补偿,位置误差自修正功能的大型工件高精度定位系统.定位系统中采用的沉降锥销方法,基于视觉技术的软件补偿方法在其他定位机构中具有推广价值.     

基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型

针对多轴联动数控机床加工精度误差补偿问题,从分析数控机床误差产生机制和建立精度误差补偿模型的角度,提出基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型。分析B-A摆头五轴龙门数控机床的拓扑结构关系、低序体阵列、各典型体坐标变换,推导出B-A摆头五轴龙门数控机床的精度几何误差预测函数模型。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,计算出B-A摆头五轴数控机床21项空间几何误差,为精度几何误差预测函数提供有效的误差参数。该精度误差参数建模方法,对不同结构和运动关系的数控机床具有通用性,为后续数控机床误差动态实时补偿提高切削加工精度提供了理论基础。     

五轴数控机床综合热误差建模与空间解耦补偿

基于多体系统理论,提出了一种机床热误差综合模型的通用建模方法,以一台双刀摆型国产五坐标数控机床为例,建立了包含50项热误差元素的热误差综合数学模型。基于小误差补偿运动假设,在分析误差运动和补偿运动间关系基础上对热误差综合模型进行空间解耦,建立了可以进行多轴机床热误差补偿量计算的数学模型,为五轴机床热误差实时补偿提供了理论基础。     

基于多体系统理论的五轴加工中心综合空间误差建模及补偿

基于多体系统运动学理论和齐次变换矩阵的应用,结合C-A双摆五轴加工中心,建立了该机床的综合空间误差模型。基于该模型,推导出数控指令的补偿修正算法并开发出了几何误差补偿软件,最后进行测量与补偿试验。试验结果表明：针对C-A双摆五轴加工中心的建模方法可靠,采用的补偿方式有效,实现了误差补偿的目的。     

基于数字孪生技术的桩机姿态与工况监测系统

针对振动式打桩机操作人员视野受阻、桩体姿态监测困难、无法实时监控桩机运行工况等问题,提出一种基于数字孪生技术的桩机姿态与工况监测系统。建立反映当前状态的桩体姿态偏摆预警模型,通过分析预警模型实现对桩体偏摆预警并做出调整提示。同时监测系统还包括桩机工况监测模块、桩体姿态监测模块与虚拟模型驱动模块,实现对桩机运行数据的实时采集与传输,并建立三维动态界面,解决了传统沉桩视野受阻难题,提高了桩机的沉桩精度与工作效率。     

基于解耦控制算法的XYθ定位平台系统研究

为减小运动定位平台XYθ方向的振动误差及耦合,提高平台定位精度,提出了一种基于神经网络前馈PID解耦控制算法的定位平台系统设计。搭建了由高性能X、Y方向直线电机、θ方向力矩电机驱动组成的大行程微米级定位平台与上位机系统,采用改进的神经网络前馈PID解耦控制算法对运动定位平台进行定位补偿,通过传感器实时反馈定位系统终端位置,实现定位平台闭环反馈控制。MATLAB仿真及实验结果表明,改进的控制算法实现了平台的解耦控制,可较好地完成多轴同步控制,提高系统的动态与稳态性能。     

电液比例高精度定位的变死区自学习补偿研究

针对电液比例方向阀特有的变流量死区特性，本文提出了一种基于数字控制变死区自学习补偿方法，试验表明，该方法较大地提高了电液比例定位系统的定位精度、抗干扰能力和稳定性，并有良好的实时性。拓宽了电液比例定位系统在高精度定位领域的应用范围。     

基于灰色系统理论的车削中心热误差补偿技术的研究

文章以数控车削中心作为研究对象,采用基于灰色系统理论的关联度分析方法,对数控车削中心的热误差、温度场的检测、热误差检侧点的优化及实时补偿技术进行了研究,对选择机床热关键点的位置进行了探索研究,对热传感器进行了优化布点,建立起热误差补偿系统,并以实时补偿方式进行了加工验证,目前阶段得出的结果表明补偿效果显著.     

一种基于VB的超声波线切割机导轨误差的测量与补偿系统设计

以机床导轨误差理论为基础,基于VB设计了一种机床导轨误差测量与补偿系统。该系统采用光栅传感器来确定导轨的水平位置,通过电涡流位移传感器把被测量(机床导轨误差)转化成电信号,用USB2828数据采集卡的AD功能把传感器输出的电信号转化成数字信号,按传感器及驱动电源的灵敏度计算出补偿误差所需的电压值,再用采集卡的DA功能输出电信号给驱动电源。驱动电源的输出电压控制微位移器的位移(即刀尖的位移)变化,实现了导轨误差的补偿。实验结果表明测试系统的设计较合理,基本达到了补偿的要求。     

基于单目稀疏法多传感器融合移动机器人定位

针对移动机器人室内定位过程中,单目视觉难适应光照变化、里程计累计误差导致定位误差较大问题,提出边缘侧多传感器融合的定位方法.以稀疏直接法(半直接法)作为单目视觉的前端,实时单目相机估计位姿,通过惯性传感器恢复尺度输出位置信息,并且获取IMU的加速度以及偏航角、里程计当前速度,通过扩展卡尔曼滤波算法融合3种传感器信息,实现更加精确的定位.在移动机器人侧处理传感器读取的信息,从而减小机器人体积.边缘侧混合式多传感器信息融合使移动机器人在单个传感器失效以及无法人为干预时,也能够精确实时地在多种复杂环境中完成自主定位.     

A six-degree-of-freedom measurement system for the motion accuracy of linear stages

This paper presents a new six-degree-of-freedom measurement system (6DMS) which has the capability to measure simultaneously all six motion errors of a linear stage. This system employs three parallel laser beams to detect three relative linear distances of a moving body by Doppler effect so that the positioning, yaw and pitch errors can be separated. With an additional beam splitter and two quadrant photodetectors to detect the lateral shifts of the returned beams, the remaining two straightness errors and roll error can be obtained at the same time. In comparison with the HP5528A system, the accuracy of the positioning error is about 0.01 μm to the range of 10 m, the straightness error is about 1 μm within the measuring range of ± 0.1 mm, and angular errors are all about 1 arcsec within the range of ± 50 arcsecs. This system is simple in principle and can be easily equipped to any moving stages, such as linear stages, X-Y tables, CMMs, and machine tools.     

Derivation of machine tool error models and error compensation procedure for three axes vertical machining center using rigid body kinematics

Volumetric positional accuracy constitutes a large portion of the total machine tool error during machining. In order to improve machine tool accuracy cost-effectively, machine tool geometric errors as well as thermally induced errors have to be characterized and predicted for error compensation. This paper presents the development of kinematic error models accounting for geometric and thermal errors in the Vertical Machining Center (VMC). The machine tool investigated is a Cincinnati Milacron Sabre 750 3 axes CNC Vertical Machining Center with open architecture controller. Using Rigid Body Kinematics and small angle approximation of the errors, each slide of the three axes vertical machining center is modeled using homogeneous coordinate transformation. By synthesizing the machine's parametric errors such as linear positioning errors, roll, pitch and yaw etc., an expression for the volumetric errors in the multi-axis machine tool is developed. The developed mathematical model is used to calculate and predict the resultant error vector at the tool–workpiece interface for error compensation.     

Modelling geometric and thermal errors in a five-axis cnc machine tool

The total volumetric error within the workspace of a machine tool is induced by the propagation of both scalar and position dependent geometrical errors, as well as time-variant thermal errors. This paper presents a compact volumetric error model which can be used as a basis for a practical compensation scheme. The broad objective is to increase the achievable accuracy of an industrial five-axis CNC machine tool. In place of using Denavit-Hartenberg (D-H) transformations, the method used here directly considers the shape and joint transformations for inaccurate links and joints using small angle approximations and then finds the total volumetric error in the workspace as a function of all the possible errors.The development of the model shows that angular deviations are independent of translational errors. However, the tool point deviations are dependent on both translational and rotational errors. The model has been used for the design and testing of a compensation strategy. The simulation studies indicate that CNC compensation for errors in X, Y and Z axes is possible. However, the capability of the CNC compensation for pitch, roll and yaw errors is dependent on the positioning of the rotary axes on the machine tool. This is shown by an example using the compensation scheme developed.     

支承偏移的轴承套圈定位误差及补偿方法分析

提出一个关于测力传感器变形引起的定位误差补偿方法。针对磨削轴承套圈的电磁无心夹具,在前后两个支撑上分别安装测力传感器,当支撑径向定位轴承套圈时,测力传感器精确测量轴承套圈所受支撑力并发生相应偏移。通过分析无心磨削支撑与工件的位置关系和定位误差的变化规律,推导出测力传感器受力变形导致支撑发生偏移引起的定位误差的计算公式,并提出通过控制砂轮架进给的方法补偿定位误差。结果表明：测力传感器变形会影响套圈的加工精度,此方法能够补偿该定位误差。且通过对比补偿前后的磨削时间表明,此方法能提高轴承套圈外圆磨削效率。     

MVC850B型立式数控铣床误差分析与补偿试验研究

针对企业实际生产中铣床加工精度波动的问题,应用Renishaw XL-30激光干涉仪对MVC850B数控铣床的定位误差进行精密检测与补偿试验.利用环境参数对比试验,得出影响定位误差测量的因素;通过三因素双指标正交试验判断进给速度、加工时间以及测距等输入变量对反向间隙与螺距累积误差影响的主次关系;通过单因素对比试验获得反...     

基于多传感器融合的移动机器人定位研究

针对室内未知环境下单一传感器定位累积误差大、受环境局限等缺点,设计一种多传感器非线性融合定位系统,以提高移动机器人自主导航的定位精度。该系统通过高斯牛顿方程对由激光雷达、惯性测量单元、轮式里程计测量得到的位姿信息进行融合优化,补偿由于在室内环境信息下单一传感器定位精度低所带来的定位误差。实验结果表明:应用多传感器融合定位系统的移动机器人在长6 m、宽3 m的室内面对曲折复杂的路径和各种噪声干扰时运行总路程12.8 m后,可以将定位误差稳定在0.106 3 m内,并将平均相对误差稳定在0.716%左右。与现有方法对比,使用该方法提高了室内移动机器人定位的精度和鲁棒性。     

基于GPS与地图匹配的移动机器人定位方法

高精度的定位结果是移动机器人路径规划等各项任务的前提,全球卫星定位系统(GPS)能够在空旷区域得到移动机器人的全局定位坐标,但在无卫星信号环境下存在定位精度低或难以定位的问题.提出一种GPS与地图匹配的组合定位方法解决部分无卫星信号复杂环境中的定位问题.首先建立一种修正航迹推算误差的新运动模型,降低航迹推算的累计误差....     

基于遗传神经网络的直线伺服系统定位误差补偿

针对数控直线伺服系统的定位误差补偿,采用激光干涉仪测量工作台的定位误差,建立基于RBF算法的神经网络误差模型.提出遗传算法的训练方案优化RBF的网络参数,为了评价优化后RBF网络预测的精度,运用部分误差样本进行训练和仿真.构建了以DSP为核心的直线电机定位误差实验平台,根据误差校正值进行误差实时补偿实验.仿真和实验结果表明:经过遗传算法训练的神经网络模型对工作台的误差具有良好的学习能力和泛化能力,工作台定位精度显著提高.     

BF-850B立式高速数控机床精度检测及误差补偿研究

机床在加工的过程中会因为物理变形和热变形,使得加工零件的精度难以保证,因此必须对运动中的影响机床精度的误差源进行误差分析及实时补偿。利用激光干涉仪和球杆仪对数控机床定位精度进行检测,并建立了关于机床变形的检测数据的数学模型,确定了定位误差补偿方法,同时以具体的数控机床为例进行了定位精度检测与误差补偿,最后对补偿效果进行了分析。结果表明：该定位误差检测及补偿方法具有可行性与实用性,使数控机床的定位精度得到了显著的提高。