并联机床实验标定

介绍了五坐标并联机床主模块的运动学标定的实验设计和具体测量过程,对实验数据进行了分析和处理,为提高机床的几何精度提供了实验手段.     

一种基于相关性分析的并联机床标定方法

针对一台实际的并联机床,简化过约束结构,在运动学方程一次微分和二次微分的基础上,进行相关性分析,整合相关性强的辨识参数,推导出z向垂直度误差近似唯一相关于立柱倾斜系数,从输出误差测量的角度实现对误差源的分类。同时利用简单可行的相对误差测量方案,基于相关性分析的结论,采用分步标定方案,显著提高精度,大工作空间内达到±0.04 mm以内,局部在±0.02 mm以内,满足了工程需要。该方法基于参数间以及参数和输出误差间的相关性分析,有效简化标定过程,实现参数的分步辨识,为并联机床标定提供了新思路。     

新型5自由度并联机床运动学自标定研究

为提高并联机床的运动精度,提出了一种新的运动学自标定方法.该方法基于冗余传感器测出的动平台全部位姿信息,利用运动学反解公式,建立了标定数学模型,并应用遗传算法进行参数辨识,避免了大量的偏导计算.标定后机床X轴定位精度由标定前的士0.06 mm提高到士0.03 mm,Y轴定位精度由标定前的士0.43mm提高到±0.07 mm,Z轴定位精度由标定前的士0.94 mm提高到士0.07 mm.该方法为改善并联机床的运动精度提供了一种有效手段,并为并联机床的闭环控制奠定了基础.     

少自由度并联机床的自由度配置

论述了并联机床各分支杆的约束自由度对运动平台自由度的影响,提出了主动链和约束链的概念。在此基础上,讨论了链的自由度同关节自由度的关系、确定约束链机构和各主动链分支杆的关节型式等问题,并给出了并联机床自由度配置的设计实例     

并联机床运动学自标定方法研究

以Stewart型并联机床为对象,研究一种能实现自标定的运动学标定方法,以提高标定效率.在建立两点之间距离误差的基础上,采用哑铃型球杆作为标准的检测量具,并以此建立机床结构参数误差与球杆标准长度之间的误差传递模型.提出了数据自动采集的方案,开发了专用标定软件,实现了数据采集、数据分析处理和机床结构参数补偿的集成.基于提出的方法,利用测头、球杆和为标定而开发的软件,作为加工叶片的Stewart型六自由度并联机床标定的工具.经两次标定,在机床工作空间内,并联机床的运动学定位误差控制在±0.02 mm以内.     

基于遗传算法的3-PRS并联机床的运动学标定分析研究

针对并联机床运动中存在偏差的问题,提出了基于结构参数和遗传算法的逆向运动学标定方法,推导出了并联机床误差标定的模型。该方法不需要求并联主轴平台的正向解,避免了并联机构相对复杂的正向运动分析问题。计算表明:利用名义机床结构参数计算的逆向运动误差明显大于标定的结构参数得到的逆向运动误差;标定后的三个圆柱铰和球铰的位置更接近于名义位置,说明误差标定可以对机床结构进行校正。     

基于机器视觉的3自由度并联平台标定试验研究

为了提高并联平台的运动精度,以锡膏印刷机3自由度并联平台为研究对象,基于机器视觉提出了一种运动学标定修正系统输入的补偿方法。给出了平台理论分析模型,利用运动学逆解方程推导出误差函数,通过机器视觉对平台标识点进行测量并记录平台运动的实际位姿,根据标定结果对理论控制模型进行补偿。试验结果表明,该标定补偿方法有效地提高了并联平台的运动精度。     

基于6-TPS型并联机床的标定方法研究

以6-TPS型并联机床为对象,研究了并联机床运动学标定方法。首先假定了并联机床各结构参数单位误差,在与测量方式相一致的广义坐标上,通过并联机床正解的方式,利用所测的点数据,以数值法构造了机床末端位姿误差与结构误差的影响系数矩阵。通过这种方法,构造参数误差数学辨识模型,针对6-TPS型并联机床的特点,提出了测量并联机床平动和聚点性误差的方案,并在工程实际应用中验证了该标定方法的可行性。     

考虑测量参照物误差对VAMT1Y并联机床的运动标定仿真

采用间接测量对 VAMT1Y并联机床进行标定仿真时 ,需要引进标准测量参照物对动平台的位姿进行测量 ,但参照物本身可能存在一定的尺寸误差 ;另外间接测量时要不断变换标准测量参照物的位置 ,又会引进位置误差。为便于解决实际问题 ,将上述误差和待标定的机床的几何误差综合考虑对机床进行了标定仿真。仿真结果表明 ,适当地考虑一些测量系统的误差并不会影响最终的标定效果     

并联机床拟合求差补偿方法研究

为提高交叉杆式Stewart型并联机床的加工精度,提出了一种基于误差拟合曲线对刀轨进行修正的补偿方法。在并联机床工作空间内不同高度位置上加工一系列不同直径的圆柱面,测量结果显示,所有圆柱面的投影轮廓均呈现为椭圆形状,且轮廓中心相对于理想圆心位置均沿近似一致的方向发生偏移从而处于第三象限内。针对实际加工中表现出的上述误差的一致性,提出拟合求差补偿方法。首先对加工获得的圆柱面进行离线采样测量,获得若干实际圆周轮廓点及其相对于理想轮廓点的误差;然后对上述采样点的误差进行拟合操作,获得完整轮廓的误差拟合曲线;最后基于该曲线对加工程序进行修正,从而提高加工精度。对阶梯圆柱面的补偿试验结果表明,该方法可有效降低圆柱面表现为椭圆柱面的程度,同时有效降低了圆柱面中心向第三象限的偏移程度,有效提高了并联机床的加工精度。     

并联结构六维控制器的标定试验与分析

研究一种新颖的力驱动方式并联结构六维控制器的标定问题。介绍并联结构六维控制器组成、工作原理及其标定系统,给出标定步骤并进行标定试验,分析驱动力与敏感元件输出信号的转换关系,定义控制器敏感度评价指标,基于获得的标定矩阵分析控制器的敏感度,这对该种六维控制器的实用及其产业化有重要意义。     

一种含平行四边形支链的3自由度并联机构姿态精度综合与装配工艺设计

以含平行四边形支链的3平动自由度并联机构主模块为对象,通过误差建模揭示出影响这种机构末端姿态精度因素。利用灵敏度分析结果,将精度综合归结为一类有约束线性规划问题,并据此提出两种可以有效抑制末端姿态误差的装配工艺方案。     

并联机器人的标定建模

并联机器人标定时测量数据的参考系与其运动参考系不一致将导致系统误差的产生,通过改进标定建模方式将两个参考系统一,并用数值模拟一5自由度并联机器人的标定过程,对比其结果发现改进模型可以完全消除测量的系统误差对并联机器人标定精度的影响,进一步提高并联机器人的标定精度。这种标定建模方式具有很高的实用价值。     

KINEMATIC DESIGN OF A RECONFIGURABLE MINIATURE PARALLEL KINEMATIC MACHINE

The kinematic design of a reconfigurable miniature parallel kinematic machine is dealt with. It shows that the reconfigurability may be realized by packaging a tripod-based parallel mechanism with fixed length struts into a compact and rigid frame with which the different configurations can be formed. Utilizing a dual parameter model, the influences of the geometrical parameters on the dexterous performance and the workspace/machine volume ratio are investigated. A novel global performance index for the dimensional synthesis is proposed and optimized, resulting in a set of dimensionless geometrical parameters.     

6自由度并联机床支链干涉建模及试验研究

以6自由度并联机床为研究对象,建立基于作业空间的干涉模型—含参数非线性方程组;利用连续法求解该模型解集的边界,此一维边界直观地描述出刀具终端位姿与支链干涉的关系;提出通过控制机床的多余自由度来避免支链间干涉,从而简单、有效地解决了6自由度并联机床操作安全性问题。     

基于测量数据反演并联机床非线性位姿误差模型

利用最小二乘技术识别模型参数 ,将非线性问题作线性化处理 ,提出了一种基于测量数据反演非线性误差模型的建模方法。结合算例 ,指出了此类模型设计应注意的问题。五轴并联机床约束机构误差模型仿真结果表明 ,由此得到的误差模型精度高。利用所得模型对机床位姿进行补偿 ,即可提高机床沿该位姿方向的定位精度     

3-HSS并联机床动力学建模及鲁棒轨迹跟踪控制

研究一种3-HSS并联机床动力学建模及鲁棒轨迹跟踪控制方法。首先导出了外移动副驱动,含平行四边形支链结构的并联机构位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型。在此基础上,考虑其运动部件重力及模型误差,为保证其跟踪精度,设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,确保了跟踪误差的一致终值有界性。最后通过对全工作空间内圆形轨迹的仿真可知该控制方法具有很好的稳定性和有效性。     

五轴并联机床的输入输出速度和力

为解决五轴并联机床的角速度分量的非独立运动导致用速度矢量环法不能直接获得其输入输出速度关系,以及部分外力矩因受约束而不能由输入力来平衡,也将增加其输入输出力分析的难度问题,分析运动平台的运动特点,找到其角速度分量间的关系,得到五轴机床输入输出速度的关系。利用虚功原理,将不作虚功的约束力矩从外力矩中分离出来,得到五轴机床输入输出力的关系。这些分析方法对深入研究5自由度并联机床或并联机构具有较大的参考价值。     

并联机床不同位形下的运动精度评价指标

以6自由度6TPS型并联机床为模型,推导出机构输入和输出的误差传递方程,分析了单个支链和整个系统的误差传递情况。利用雅可比矩阵的奇异值分解,得到影响位形精度的三个误差敏感性指标,即误差综合敏感度、误差绝对敏感度和误差方向敏感度。定义了综合误差系数和综合误差度,并以此作为评价不同位形运动精度的指标。最后,利用一台实际的并联机床,对不同加工轨迹的运动精度进行了评价,确定最优的加工轨迹。