并联机床电主轴与铰链点的干涉检查

文章是以一种3-UPS并联机床为研究对象，主要分析了在机床运动过程中安装在动平台上的电主轴与各铰链点不发生干涉的条件，并建立了相应的干涉检查判别式。在确定机床参数时，为保证机床的正常工作就必须要在结构上同时满足这些判别式的要求。干涉检查判别式的建立为机床的总体设计、铰链的设计、实际工作空间的检验以及并联机床运动仿真等提供了一定的理论依据。     

基于神经网络的并联机床位姿误差分析与补偿研究

为了解决并联机床位姿误差补偿这一难题,以六自由度并联机床为研究对象,基于并联机床的运动学逆解建立了位姿误差模型,得到了并联机床驱动杆杆长误差和铰链点位置误差与并联机床动平台位姿误差的关系。铰链点位置误差可以通过调整杆长来弥补,由于驱动杆杆长误差难以测量,所以基于BP神经网络设计了一种改进的修正系统输入法对并联机床动平台的位姿误差进行补偿。仿真结果表明,经过补偿后的位姿误差明显小于补偿前的位姿误差,验证了并联机床位姿误差分析与补偿方法的可靠性。     

用激光跟踪仪标定并联机床的理论探讨

本文介绍了两种利用激光跟踪仪的测长功能标定并联机床的方法，第一种是将某一根杆固定不动，使动平台被动变化三个位姿，求得铰链点在动平台上的坐标，然后只固定杆长，使动平台被动移动，求出静平台的铰链点的实际坐标和初如杆长。第二种方法是使动平台任意主运动，根据测是的数据，用牛顿迭代法计算出动静平台上的铰链点位置和初始杆长。本文只使用激光跟踪仪的测长结果，避免了角度测量带的误差，标定结果更加准确。     

并联机床误差控制和补偿的流程

并联机床的误差是目前制约并联机床在高精度场合应用无法回避的主要因素。并联机床误差控制和补偿的总流程是从减小并联机床的设计误差开始,先控制并联机床的设计和制造误差,再在并联机床的使用中逐项补偿或综合补偿并联机床的误差。逐项补偿并联机床误差的流程是先补偿刀具和铰链坐标的温度误差,再补偿杆长误差,并在并联机床加工工件的刀位数据中逐项、依次间接补偿误差。综合补偿误差的流程是先综合补偿并联机床的误差,再分别模拟加工和试加工,在模拟加工和试加工的刀位数据中补偿误差,直到工件达到加工要求为止。     

3-RPC机构的安全工作空间设计

影响并联机器人安全工作空间的因素很多,如:奇异位型、机构结构尺度、静态受力等。以3-RPC并联机器人为研究对象,基于机构位置分析,以雅克比条件数为基准,采用数值迭代法得到机构杆长极限尺度。通过运动仿真验证机构在极限杆长空间内杆件的干涉性和静态受力,从而保证机构工作空间的安全性。最后,采用极坐标搜索法计算了机构的安全工作空间。     

基于遗传算法的3-DOF并联机床机构的结构参数优化

建立了3-P-(2U-2S)并联机床机构的反解方程,求解得到机床的工作空间。通过雅克比矩阵条件数的计算,得到并联机床机构的运动特性条件指标。以工作空间与全局条件指标(GCI)作为评价指标,应用BP网络算法和遗传算法对机床机构尺寸参数半径R与杆长L进行了综合优化。结果表明优化后的综合性能得到了提高。     

扩大并联机床工作空间方法的研究

在计算并联机床工作空间时,由于其约束条件较多,因此在一定程度上影响了它的加工能力,为了扩大它的工作空间,在机床的工作台上安装一个转台,这就涉及到从刀位文件中进行转台转角分解的问题。采用传统的分解方法,住往产生章动角超出机床工作空间的问题。因此,针对机床坐标系和工件坐标系的关系,采用一致坐标系转台转角分解和非一致坐标系转台转角分解方法来解决这个问题。非一致坐标系转台分解是在一致坐标系转台转角分解的基础上进行二次分解,在工件定位时设定初始角,使章动角回到机床的工作空间内,从而达到扩大并联机床工作空间的目的。     

基于3D打印技术的并联机器人机构精度分析

针对3D打印快速成型技术的性能需求,提出了一种基于3-UPU型三自由度3D打印并联机器人。对其中的3-UPU并联机构进行了运动学分析,在此基础上建立误差正解模型,考虑驱动副杆长误差和铰链间隙误差的影响因素,运用Monte-Carlo法分析了动平台末端精度的频数分布,求得了许用精度范围内的置信概率,为提高3D打印并联机器人机构末端的输出精度提供了重要依据,在生产制造业快速发展的主流技术中具有重要的研究意义与应用推广价值。     

三平动冗余驱动并联机床工作空间与运动学分析

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床机构为研究对象,并对该机构进行工作空间和运动学分析。建立该机构的位置反解模型,并得到带约束条件的位置反解运动方程,利用边界数值搜索法,确定并联机构的工作空间。采用Matlab曲线拟合[1]确定杆长变化与动平台运动位姿关系方程,以此分析冗余驱动滑块位于不同位置状态下,每个杆长的速度、加速度。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

冗余约束减小间隙误差对并联机床精度的影响

文章针对一种新型结构的三自由度冗余并联机构进行了间隙误差分析，提出了冗余结构的铰链间隙误差模型，分析了冗余并联机构铰链间隙对动平台中心点位置的影响，得到了动平台中心误差分布函数。提出了采用冗余支链间隙分布的限制以降低间隙对并联机床精度影响的方法，分析结果表明可有效提高机床精度。     

七轴并联机床加工汽轮机叶片技术及其工作空间干涉检查研究

并联机构自从1980年就应用于机器人作业,但是第一台并联机床却出现在14年以后.目前,研究并联机床在铣削加工能力方面的文献很少,文章着力于研究并联机床在铣削加工尤其是加工自由曲面的能力.文中描述了并联机床在铣削加工汽轮机叶片的实际应用. 研究了基于UG CAD/CAM铣削汽轮机叶片技术,并考虑了并联机床粗加工和半精加工的效率和精加工的精度控制.UG CAM产生的刀具轨迹文件,不能直接被并联机床数控系统识别,所以必须进行后置处理,文中提出了面向七轴并联机床的刀具轨迹后置处理技术,以生成并联机床CNC系统可读的加工代码.最后为了避免机床在加工中的干涉,针对七轴并联机床的特性,提出了快速工作空间检查算法.     

并联机器人安全保护系统的研究

以6-UHU并联机器人为研究模型,提出了一种新的并联机器人的工作空间姿态描述方法.提出一种"虚拟限位"的保护策略:将并联机器人的安全问题看作是受限变量的限位问题,通过计算受限变量对杆长向量的偏导预测将要发生的干涉,根据导数智能的决策采取的限位、规划操作.从关节空间对并联机器人的约束直接进行检验,避免传统上查询整个工作空间带来的运算量大等问题,大大减少了运算量.最后阐述了安全保护系统结构.设计了整个并联机器人安全保护实时多任务系统,在实际并联机器人中得到了应用.     

加接触测量杆的并联机床动平台位姿测量方法及其在闭环控制中的应用

本文通过比较现有的并联机床动平台位姿检测方法，提出一种精度高，成本低、适合在工厂环境中工作、容易实现的接触式位资测量方法，分析了其特点和误差来源并将其应用于并联机床全闭环控制中，提出一种根据测量杆杆长推算驱动杆杆长的基础算法，最后给出并联机床全闭环控制的总体控制简图和单杆的控制框图。     

并联机床关键零部件精度设计

本文以并联机床主模块中平行四边形支链为研究对象,在已知动平台位姿误差许用值条件下反求各尺寸链误差,并确定平行四边形支链的精度设计方案。     

3-TPT并联机床工作空间的研究

机构的工作空间是衡量机床性能的重要指标以及进行机构设计、运动规划的重要数据.文章针对3-TPT并联机床,首先根据机构运动学正、反解,求出动平台参考点的运动范围表达式;然后通过考虑杆长和虎克铰对工作空间的影响,利用MATLAB软件及LabVIEW软件作出仿真.从仿真结果可以看出该并联机床的工作空间连续,没有空洞;在机构设计中,可以根据所得到的参数合理地选择工作空间.     

三自由度并联机床动力学响应研究

为了优化机床结构,提高整机静动态性能,针对一种三自由度并联机床进行了动力学响应研究。应用三维建模软件,建立了该并联机床整机的几何模型,依托有限元分析软件ANSYS Workbench建立了整机有限元模型,对其进行了模态分析,得到了机械结构前20阶固有频率和振型,分析结果表明,机床低阶频率偏低。为了研究机床各阶频率对动态载荷的响应情况,在模态分析基础上对整机结构进行了谐响应分析,得到了动平台与万向铰链沿着空间各个方向的位移响应曲线,指出了机床第3阶和第8阶固有频率对机床的动态性能影响最大,支链和万向铰链是影响机床动态性能的关键结构件。为了了解并联机床抵抗冲击载荷能力,对整机进行了瞬态分析,得到了机床动平台位移、速度时间响应曲线,以及支链在冲击载荷下的平均应力变化情况。所有动态响应分析数据为机床结构优化提供了理论依据。     

螺旋锥齿轮并联加工的奇异分析

简要叙述了大直径、大模数螺旋锥齿轮的并联加工方法;讨论了齿轮加工过程中,机床运动与杆长的关系;以两个典型齿轮为例,以雅可比矩阵为判别公式,考察了加工过程中的奇异,并且编写了仿真程序;最终给出了杆长变化范围.     

并联机床轨迹控制方法的研究

针对三平动并联机床的结构特点，本文提出一种并联机床刀具轨迹控制虚实映射的插补策略，并给出了基于采用时间采样的直线，圆弧插补算法，根据机床加工和控制要求提出了在操作空间进行速度过渡算法，并总结出了采用光滑非光滑两种过渡的16种方式，文章提出的方法计算简单，实用强，已在所开发的并联机床控制系统中得到了应用。     

三自由度并联机床动态有限元分析

对并联机床进行动态性能分析有着重要意义。应用工程分析软件,建立了一种三自由度并联机床整机的有限元模型,对整机进行了模态分析,提取了整机前十阶固有频率和振型。为了解各阶频率对机床动载荷的响应情况,在模态分析的基础上对整机进行了谐响应分析,得到了动平台、球铰、滑鞍等关键部位的频率位移响应曲线。分析结果表明,机床的第2阶和第4阶固有频率对机床动态性能影响最大。球铰结合部为机床结构中薄弱环节,由此提出了机床结构优化设计建议,将球形铰链更换为虎克铰链,从而提高了机床的动态性能。     

一种驱动冗余并联机床的铰链间隙误差分析

基于并联机构运动学及概率论,对一种3-DOF驱动冗余并联机床进行了铰链间隙误差分析,分析了球铰间隙对动平台中心点位姿的影响.得到了动平台中心误差分布函数.为驱动冗余并联机构误差分析提供了理论基础,同时为提高并联机床精度提供了理论方法.