基于PMAC的并联机床运动控制技术研究

介绍了国内最新引进的PMAC2-PCI的强大功能和在PC平台上的即插即用特点,研究了适用于并联机床的运动控制技术,设计了运动控制系统的硬件结构和软件实现技术,充分利用PMAC2-PCI的多轴联动控制和快速实时通讯能力以及PC机丰富的软件资源和高效的数据处理能力,实现了五轴联动并联机床的人机交互、位置伺服控制、刀具位姿实时检测和全闭环控制等功能,具有加工速度快,控制精度高,系统运行稳定等优点。     

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。     

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。     

专用数控机床上全闭环控制方法的研究

在数控机床上采用全闭环控制系统可提高其加工精度,但在实现全闭环控制过程中往往会出现机床跟随误差和反向误差较大等问题。针对加长床身、纵向用齿轮齿条传动的专用数控机床,研究了基于运动控制卡的全闭环控制系统的控制原理和实现方法,解决了实现全闭环控制后如何减小机床跟随误差、消除机床反向误差等难题,并已应用于实际,取得了满意的效果。     

新型并联机床的力／运动传递各向同性性能及其分布

以并联机器人机构为原型的并联机床,其力/运动传递各向同性性能是随其运动平台的位姿变化而变化的。本文应用并联机器人机构学理论,提出基于6-SPS并联三维平台机构的新型6自由度并联机床的力/运动传递各向同性性能评价指标,并给出这些指标在定位姿工作空间内的分布情况,这对该结构形式的并联机床的设计及其任务规划和控制有重要意义。     

并联机床位置控制系统的设计与实现

本文在并联机床位置控制系统的基础上，着重介绍了一种新型的用于并联机床液压缸控制的双位置控制系统，阐述了位置控制系统的结构及硬件实现，并指出了其相对于单位位置控制系统的优越性。     

基于多传感器数据融合的并联机构定位方法

针对并联机构动平台上主轴动态定位问题,将电子罗盘及摄像头运用于并联机床动平台的位姿测量,提出一种基于多传感器数据融合的并联机床动态定位新方法.该方法融合动态惯性测量数据、机构各支链的编码器信息以及视觉信息,通过动态计算置信距离关系矩阵,实现并联机床动平台位姿(位置和方向)的精确定位.通过一个单方向运动动态测量的简化试验,对并联机床动平台的6自由度位姿测量进行仿真研究,证实该定位方法的有效性.     

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。     

新型并联机床的运动学建模与CNC系统设计

提出了以四自由度空间并联机构作为主进给机构，辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型并联机床的配置方案，推导了其位置，速度逆解模型，设计了两种面向该并联机床的CNC系统方案，并讨论了CNC系统方案实施中的关键技术。     

Stewart型并联机床伸缩杆伸长量误差在线测量

标定作为提高Stewart型并联机床静态精度的有效方法，包括建模、测量、参数识别和补偿等环节。其中伸缩杆伸长量误差的测量准确性直接影响标定效果。本文提出间接方法准确测量其值。首先选择激光跟踪系统精确测量并联机床不同位姿对应的伸缩杆绝对伸长量，再辅以符号运算，最终达到测量机床伸缩杆伸长量误差的目的。     

新型五自由度并联机床回零研究

基于栅格法提出了一种适合新型五自由度并联机床的两步回零法,即首先控制各驱动杆运动到事先经过标定的校准位置,并以此位置的标准值分别校准当前各个驱动杆的杆长,然后再驱动各杆回到规划好的初始零位,从而实现机床刀具的回零操作.同时,开发了相应的回零软件模块.该方法已应用于5-UPS/PRPU并联机床,实验证明:通过此方法可以准确可靠地实现该并联机床的回零操作.两步回零法避免了复杂的正解运算,且具有一定的通用性,对其它类型的并联机床也具有重要的参考价值.     

五轴并联机床输入和输出速度处理方法

五轴联动并联机床在伺服输入和刀具运动之间存在复杂的非线性映射关系;同时刀具的直线运动和转动也是耦合在一起的。这给并联机床的速度控制带来了极大不便。本文针对这些问题,研究了并联机床的运动特点,并在此基础上提出了一种处理并联机床速度关系的方法,并对处理过程中的坐标转换问题进行了讨论。该方法在控制软件中得到了验证。     

五轴并联机床刀具末端运动位姿自适应控制技术

高精尖领域对精密小零件的加工精度要求越来越高，五轴并联机床作为主要机械加工设备，严格控制机床刀具的运动位姿对于保证成品零件的加工精度具有极其重要的作用。在此背景下，研究一种五轴并联机床刀具末端运动位姿自适应控制技术。在五轴并联机床前方布置两个CCD 摄像头作为视觉系统，拍摄关于刀具末端的左右两张图像；在图像预处理、特征点提取与匹配等环节的基础上，求解位姿参数，包括位置三维坐标以及3个姿态数据。以刀具末端运动实际位姿为输入，利用神经网络获取与刀具末端紧密相连的五轴关节角度补偿量。利用PID控制器，通过补偿量计算位姿控制量不断纠正位姿误差，靠近理想位姿。结果表明：应用所提控制方法，与理想位姿之间的平均误差均更小，且平均误差的波动最小，三维位置坐标波动仅在-0.02~0.015、-0.01~0.02、-0.02~0.02 mm之间；横滚角、俯仰角以及方位角波动仅在-0.02°~0.03°、-0.01°~0.04°、-0.02°~0.01°之间，由此说明所提控制方法的精度更高，控制稳定性更高。     

利用振动抑制爬行的方法

文章对机床导轨爬行机理进行理论分析，并利用该机理，提出了一种解决机床导轨爬行的有效方法，即用外加振荡器与基本摩擦振荡器构成闭环控制，并通过该外加振荡器来调节法向力的大小，使机床导轨之间的摩擦力被控制在较小的范围内，并通过仿真试验验证了该方法的有效性。     

并联机床许用工作空间的校核

并联机床许用工作空间的校核是通过程序判别并联机床在加工过程中是否会发生干涉,保证并联机床安全加工。以BJ-04-02(A)交叉杆型并联机床为研究对象,在杆长计算的基础上,给出并联机床许用工作空间的杆长、动铰链转角和杆间距的限制条件,用逐点校核法进行并联机床许用工作空间的校核计算,给出并联机床许用工作空间的校核计算流程,并进行了试验验证。研究表明,满足并联机床许用工作空间的杆长、动铰链转角和杆间距限制条件的刀位数据,在并联机床加工中不发生干涉。     

一种三平移并联激光加工机床的运动学研究及仿真

结合并联机构与激光技术的特点,提出一种三自由度平移并联激光加工机床.介绍了并联激光加工机床的组成部分,并应用机器人机构拓扑理论计算其自由度,进行了并联机构的运动学逆解分析.通过运动学仿真,模拟了机床的运动轨迹,验证了并联激光加工机床运动学性能与设计的合理性.     

超精密机床数控伺服系统及其控制机理

介绍了一种超精密机床的数控伺服系统，分析了其硬件构成和各重要模块的特点，采用其装配的机床具备了加工大型光学零件的超精密定位和位置跟踪能力。并讨论了数控伺服系统所采用的先进双闭环控制理论，表明了其不仅具有高精度的位置控制功能，而且还有极高的稳定性和易调试性。     

电加工机床光栅尺计数干扰问题的解决方法

对于电加工机床,除了脉冲电源的性能会影响加工精度以外,控制加工精度的基本手段还有安装光栅尺,使机床实现全闭环控制。随着加工零件精度要求越来越高,非数控（数显）电加工机床已很难满足高精度模具加工的需要。目前解决该问题最有效的办法就是提高机床的定位控制精度,要达到这一目的,基本思路就是：增加全闭环控制策略,用高精度的光栅数显尺作为测量反馈器件,增加一级位置环路,实时地将机床的机械位置反馈给控制系统,而不是伺服驱动系统,再通过控制系统调整目标位置,达到高精度控制。     

3-RPS并联机构奇异位形分析

文章提出用螺旋理论的方法来构造包括结构奇异和约束奇异信息的雅可比矩阵,应用这种方法针对6PM2机床的3-RPS并联机构奇异位形进行分析.提出的分析方法可以为并联机构的机构设计和控制提供理论依据.     

6杆并联机床典型位姿下的振动测试分析

并联机床由于其强非线性的特性,且在不同位姿下它的振动特性是不同的。所以在通过试验测得并联机床在典型位姿下的振动信号,并对振动信号进行频域分析得到机床在典型位姿下的功率谱的基础上,应用功率谱分析初步得到机床的振动特性。再利用测试分析软件得到并联机床的在此位姿下的固有频率。最后用有限元分析软件ANSYS Workbench对机床的在典型位姿下进行有限元模态分析,并得到了并联机床在典型位姿下的振动特性。通过对比试验分析与有限元分析并进行灵敏度的分析得到了有限元模型的修改方向。对并联机床的优化提供了数据的支持。