Stewart型并联机床直线插补步长的研究

为了提高Stewart型并联机床运动学精度,文章研究并联机床末端运动轨迹的直线插补步长和非线性插补误差的关系.提出了采用曲率法度量非线性运动误差和插补步长之间的关系,基于以上方法,建立了度量并联机床非线性强度的曲率模型.通过数值仿真的方法,得出并联机床工作空间内非线性误差的分布规律,并得出整个机床工作空间内的最大曲率为0.0016.利用以上结论,在满足插补精度的前提下,选取较大的直线插补步长,提高了并联机床的加工效率.     

机床空间位置误差平面光栅测量补偿及实验验证

针对三坐标立式加工中心的21项几何误差,作者提出了利用平面正交光栅检测机床空间位置误差的方法,并建立了机床空间位置误差与几何误差的关系模型;其次,提出了人工神经网络机床空间位置误差离线补偿的数学模型;最后,通过机床误差测量实验和对实验数据的可视化处理,验证了该方法在机床误差补偿应用中的可行性,为机床位置误差的补偿提供了新思路.     

数控机床转台位置相关几何误差的快速测量与辨识

为快速辨识数控机床转台位置相关几何误差,提出一种基于球杆仪的转台位置相关几何误差快速测量辨识方法.首先,基于齐次坐标变换建立转台位置相关几何误差模型,得到球杆仪杆长变化量与几何误差的关系;其次,设计球杆仪六次锥形安装方式,推导出误差辨识矩阵,记录球杆仪杆长变化量,快速辨识出转台位置相关几何误差,并提出一种球杆仪安装误差消除方法,有效剔除了安装误差的影响;最后,基于转台位置相关几何误差的辨识结果,对附加实验中球杆仪杆长变化量进行预测,预测精度较高;在此基础上,对转台位置相关几何误差进行补偿,补偿后的精度明显提高.结果表明:该方法可准确快速辨识出数控机床转台位置相关几何误差,对提高机床精度具有重要的意义.     

五轴并联铣床特征参数误差灵敏度分析

将并联机构等效为由串联机构构成的空间闭环机构,运用D－H方法系统研究了五轴并联铣床的特征参数误差对运动平台位姿误差的影响,揭示出特征参数沿机床各位姿方向误差灵敏度变化规律。仿真结果不仅证实了现有机床机构设计合理,而且为今后并联机床进一步精度设计提供了可靠依据。     

机床误差对面齿轮齿面形貌的影响规律

为了获取机床误差对面齿轮齿面形貌的影响规律,分析了加工过程中包括相对位置因素和运动过程因素在内的基于面齿轮专用磨削机床的面齿轮加工型面误差因素,提出了齿面点法向误差计算方法,通过MATLAB软件分析主要误差参数给面齿轮型面加工带来的法向误差影响规律.对机床各轴造成的面齿轮的齿面偏差规律进行了提取,并建立了机床调整参数数学表达式.结果表明:磨削过程中的误差各因素影响程度不同,通过调整各个误差参数的数值可以定量减少和调整面齿轮各齿面点位置法向误差,为面齿轮实际数控加工过程中机床各参数调整提供理论依据.     

一种新型并联机床的精度建模与误差分析

以一种新型并联机床为对象，提出了一种精度建模方法。将精度建模的问题转化对应的“虚拟机构”的运动分析问题，建立了主进给机构的驱动误差、结构误差及球铰间隙误差与刀尖参考点位姿误差之间的关系式，利用空间矢量链模型推出了并联机床系统位姿误差与主进给机构安装误差、立柱尺寸误差及工作台运动误差间关系的综合表达式，为该新型并联机床的精度补偿提供了理论基础。最后给出了误差分析的数值实例。     

7自由度虚拟轴串并联机床概念设计

在基于6杆虚拟轴运动原理的复杂刀具曲面成型技术研究的基础上,将3杆并联机构进行扩展,获得了5自由度主轴头,进而构思了基于虚拟轴运动原理的7自由度串并联专用机床结构,并分析了该机构动平台的运动位姿及连杆的运动误差.该结构适当增加了绕机构中心的自由回转,所以极大地扩大了主轴工作空间,弥补了并联机构工作空间小的不足,提高了主轴头的灵活性.     

基于粒子优化算法的并联机器人误差建模分析

以6?PTRT并联机器人为研究对象,建立其位姿误差模型,利用单支链闭环矢量法,依据输入输出关系,建立误差方程。依据6?PTRT并联机器人的位姿误差模型,将机构误差转化为驱动杆误差,利用MATLAB软件分析各个驱动杆杆长误差参数对其输出位姿误差的影响;建立并联机器人位姿误差修正的目标函数,利用基于带收缩因子的自适应权重粒子群算法寻优各个驱动杆误差参数,修正末端位姿、提高运动学精度,为6?PTRT并联机器人动力学、位姿标定以及轨迹规划和控制等问题提供理论依据。     

Pro/E在新型并联机床实体建模上的应用

采用Pro/E对3_TPS_RRR并联机床进行虚拟样机实体建模,并分析该机床机构。利用Pro/E软件对该并联机床进行了特征建模,设计出伸缩杆、驱动杆、动平台、静平台、虎克铰及双十字轴的结构。结合Pro/E的机构约束条件对3_TPS_RRR型并联机床进行模拟装配,从而得到虚拟样机实体模型。通过Pro/E设计出的虚拟样机缩短了机床设计和制造周期,提高了生产效率。     

7自由度虚拟轴串并联机床概念设计

在基于6杆虚拟轴运动原理的复杂刀具曲面成型技术研究的基础上．将3杆并联机构进行扩展，获得了5自由度主轴头，进而构思了基于虚拟轴运动原理的7自由度串并联专用机床结构．并分析了该机构动平台的运动位姿及连杆的运动误差．该结构适当增加了绕机构中心的自由回转，所以极大地扩大了主轴工作空间，弥补了并联机构工作空间小的不足．提高了主轴头的灵活性．     

Accuracy Analysis for 6-DOF PKM with Sobol Sequence Based Quasi Monte Carlo Method

To improve the precisions of pose error analysis for 6-dof parallel kinematic mechanism (PKM) during assembly quality control, a Sobol sequence based on Quasi Monte Carlo (QMC) method is introduced and implemented in pose accuracy analysis for the PKM in this paper. The Sobol sequence based on Quasi Monte Carlo with the regularity and uniformity of samples in high dimensions, can prevail traditional Monte Carlo method with up to 98.59％ and 98.25％ enhancement for computational precision of pose error statistics. Then a PKM tolerance design system integrating this method is developed and with it pose error distributions of the PKM within a prescribed workspace are finally obtained and analyzed.     

Kinematic calibration of a class of parallel kinematic machines (PKM) with fewer than six degrees of freedom

The accuracy of parallel kinematic machines (PKM), particularly machine tools is an important performance index. It has been acknowledged that kinematic calibration is a practical and economical way for enhancing the accuracy of PKM systems. The procedure usually involves four steps, i.e. error modeling, measurement, identification and implementation[1,2]. So far, most work on the kinematic calibration of PKM systems has focused upon the objects with six degrees of freedom (DOF)[3—13]. A…     

BKX-I型并联机床动力学分析

应用子结构法建立了一种UPS型6自由度并联机床及其部件的有限元实体模型,并通过模态实验和有限元模态分析对有限元实体模型进行了验证.应用有限元法对机床模型进行了谐响应分析,获得了机床各节点沿机床虚拟x、y、z轴向的位移谐响应曲线.在此基础上,对该并联机床谐响应规律进行了分析,明确了该机床谐响应的特点和响应幅度的数量级,为该类机床的结构优化设计提供了理论依据.     

复数FIR滤波器椭圆误差约束最小二乘设计

针对非线性相位有限冲击响应(FIR)滤波器的优化设计问题,提出一种频率响应误差和相位误差约束的最小二乘方法,既能独立控制幅值误差和相位误差,又能形成凸的约束区域.采用S形相位误差上界函数,不仅将相位误差控制在给定范围,而且有效减小了滤波器的群延迟误差,但增大了幅值逼近误差.为了减小幅值逼近误差,应用椭圆形的复数误差约束来代替通带上的圆形频率响应误差约束,研究基于椭圆复数误差约束及S形相位误差上界函数的复系数FIR滤波器加权最小二乘设计.仿真结果表明,应用椭圆形的复数误差约束能够有效减小滤波器的幅值逼近误差.     

Stokes偏振仪波片快轴方位误差敏感性研究

针对波片快轴方位误差严重影响旋转波片Stokes偏振仪的入射光Stokes矢量的反演精度等问题,本文提出一种研究波片快轴方位误差敏感度及误差最小化的方法。首先,推导出由波片方位误差向SV反演误差的传递矩阵W,利用协方差矩阵研究Stokes矢量反演误差向量,提炼出评价偏振仪误差敏感度的参数EWV。其次,研究了EWV与波片方位角、波片位相延迟量和光强测量次数的关系。最后,为了抑制三种主要误差源对Stokes矢量反演的影响,对4次光强测量的旋转波片Stokes偏振仪中波片方位与波片位相延迟量进行了研究。结果表明,基于参数EWV的波片快轴方位误差敏感度及误差最小化的方法可以有效描述波片快轴方位误差对Stokes矢量的反演精度的影响,提高Stokes矢量反演精度。     

非球面部分补偿检测系统的误差分析与处理

为了实现非球面通用化、高精度检测,提出非球面部分补偿法,并进行误差分析与处理.在光学设计软件ZEMAX中对部分补偿检测系统进行系统建模并优化,分析器件姿态误差及装调精度对重构非球面面形的影响.通过对系统误差的分析,提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的系统误差处理方法,将系统误差归为由系统建模得到检测光路的误差和由误差存储得到不含检测光路的干涉仪系统的误差.通过计算机仿真及实验证明,部分补偿检测系统采用该误差处理方法去除系统误差后,可以由逆向迭代优化重构(ROR)技术重构出更精确的非球面面形.将该非球面面形与采用无像差点法得到的面形对比,结果较吻合,均方根(RMS)精度接近0.02λ(λ为波长).     

大型龙门铺丝机综合误差建模及补偿

为了提高大型龙门自动铺丝(AFP)机的精度,提出重力变形与几何误差综合建模与补偿方法. 采用有限元法对龙门铺丝机进行静力学分析,通过工作空间网格化方法建立重力变形模型;基于齐次变换矩阵与切比雪夫多项式建立几何误差模型,结合剔除重力变形的测量数据与Powell算法实现对几何误差参数的辨识;综合重力变形模型和几何误差模型,提出基于综合误差补偿的G代码修正策略. 在龙门铺丝机上开展综合误差补偿对比实验,结果表明,补偿前龙门铺丝机误差较大,不能完全满足铺放精度需求,而经过补偿后位置误差和姿态误差均大幅度降低,其中姿态误差减小80%以上,而位置误差减小90%以上,满足铺放精度需求,证明了所提出的综合误差建模和补偿方法的有效性.     

轴仿真转台指向误差的建模研究

运用杆、副误差矩阵来描述三轴仿真转台的各项误差,详细阐述了三轴仿真转台的坐标系建立过程,建立了三轴仿真转台指向误差的数学模型,为进行三轴仿真转台的精确度分析奠定基础.     

全球定位系统动态定位误差分析与建模

针对全球定位系统动态定位精度差的缺陷,采用时间序列分析方法建立了全球定位系统动态单点定位误差模型．首先采用逆序检验法检验误差序列的平稳性,然后依据样本数据的偏相关函数、自相关函数的统计特性确定误差序列为AR(10)模型,最后使用矩估计方法完成参数估计．模型适应性验证表明,全球定位系统动态单点定位误差序列可用AR(10)模型表示．将这种全球定位系统动态误差模型应用于60km／h车速的车载全球定位系统接收机输出数据的滤波处理,实验结果表明,经纬度定位数据的均方误差减少了27％左右．