基于运动控制器的多工位激光标刻设备控制系统研究

为了实现对多工位激光标刻设备中二维工作台的自动控制,设计了基于运动控制器的控制方案,以G代码为开发平台,设计了二维工作台的控制程序,从而实现了在生产流水线上非平面材料表面激光标刻的智能控制加工,达到了工业自动化标准,提高了应用性及工作效率。     

一种多轴混联结构机床的运动学分析和轨迹设计

介绍一种新型多轴混联结构机床并对其进行了运动学分析和轨迹设计,该机床的刀头动平台具有6个自由度,工作台具有2个自由度。运动学分析过程中,通过确定8个坐标系,确定了机床的工作范围及工作轨迹。依据传统理论和现有的五轴机床,定义其中的5个坐标系,根据合理的轨迹设计来定义本结构中的另外3个坐标系,通过分析该机构的各参数之间的关系,构造出其力学模型。     

A/C轴双轴转台几何误差检测与补偿技术研究

A/C轴双轴转台是中、小规格五轴联动加工中心的核心功能部件。分析了A轴、C轴与工作台台面之间的五项几何误差,利用激光干涉仪与RX10回转基准分度器对A轴、C轴的分度误差进行检测与补偿,利用五轴数控系统对A轴轴线与C轴轴线之间的位置误差、A轴轴线与工作台台面之间的尺寸误差进行检测与补偿,并提出了一种即节省成本又能有效降低A轴轴线与C轴轴线之间角度误差的修正方法。     

带倾斜回转工作台的四坐标后置处理方法

针对带倾斜回转工作台的四坐标数控加工的后置处理,提出了一种非正交多轴联动数控机床的逆运动学求解方法。基于矢量绕任意轴线的旋转变换,建立了非正交情况下四坐标机床各运动坐标同刀位数据之间的映射关系,从而实现了机床平动坐标和转动坐标的计算。该方法同样适用于非正交情况下五坐标机床的逆运动学求解。利用刀具同加工表面相切的控制方式,给出了实际加工中进刀及退刀过程的构造方法。本文方法稳定可靠,并已成功应用于工程实际中。     

无限旋转C轴工作台结构的五轴机床后置转角求解

当前五轴机床C轴工作台的转动行程已由某个限定范围扩展为无限范围（n×360°）, 但通常后置处理中的转角求解方法不能使求解范围扩展到无限,因而制约了机床性能的发挥。针对该问题,建立基于多体系统理论的五轴机床转动轴运动学方程,通过定义“最小运动圆周”来改进五轴机床转角的计算方法,对后置转角求解区域进行了扩展,并给出了具体的求解流程。该求解算法可以有效提高C轴工作台的转动连续性。最后在某结构类型的机床上进行了后置求解仿真试验,验证了算法的可行性和有效性。     

非正交五轴联动数控机床后置处理技术研究与应用

通过对非正交五轴加工中心德玛吉DMU50E机床结构及参数的分析,构建该机床运动学模型,推导出工作台运动角度计算和直线坐标变换公式。将该算法通过Tcl语言编程并应用于UG后置处理器中,配制出该机床的非正交五轴联动数控加工后置处理程序。应用机床仿真软件VERICUT对该后置处理生成的NC程序进行验证,该后置处理程序稳定可靠,现已成功应用于工程中。     

整体硬质合金旋转刀具的激光字符标识技术研究

提出了一种在整体硬质合金旋转刀具表面采用激光直接标刻数字字符的标识方法,该方法具有标刻面积要求小、标识字符形象直观的特点。首先研究了激光对硬质合金材料的刻蚀规律,然后采用单因素试验得到了激光直接标刻数字字符的最佳工作电流、重复频率和标刻速度;针对激光标刻字符容易发生笔画粘连的问题,对数码管字体的部分笔画进行适当的加粗处理;在传统特征向量算法中引入突变位置和线宽的信息,提出了一种基于综合特征向量的模板匹配算法对改进数码管字体进行字符识别。试验表明,该识别算法的识别准确率超过95%,可以满足企业在数控刀具全寿命周期管理中对刀具编码识别的要求。     

基于通用运动模型的五轴机床后置处理

在分析各种五轴数控机床结构的基础上,运用机构学理论建立一种通用的五轴机床机构学模型。利用齐次坐标变换矩阵和正向运动学分析得到通用五轴机床结构的形状创成函数,通过对形状创成函数进行逆向运动学分析得到五轴数控数据完整的表达式,实现了各种配置类型的正交和非正交五轴机床数控数据的通用表达和不同类型五轴机床之间数控数据的相互转换,提高了数控代码的通用性和可移植性。最后基于通用模型,使用C++和QT开发出了一种五轴机床通用后置处理程序,并通过VERICUT仿真软件和实际加工验证了所开发的后置处理的可行性和高效性。     

CO_2激光器在PVC塑料表面标刻二维条码的研究

利用CO2激光器在PVC塑料表面直接标刻二维条码,引用激光加工深度模型进行了理论分析,建立了加工深度与功率扫描速度的理论模型。而后通过试验对该理论模型进行修正,最后研究了深度对二维条码识别的影响,得出对于识别时间最短的条码的最佳深度范围,进而得到最佳的激光功率和扫描速度的参数组合,为激光直接标刻非金属奠定了基础,对实际打标的过程具有一定指导作用。     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补五轴数控系统

针对当前STEP-NC尚不能完善地支持多轴曲面加工问题,定义了STEP-NC中的自由曲面五轴加工指令,研究了非均匀有理B样条(NURBS)曲面实时五轴插补技术,建立了数控系统的运动学模型,并在上述理论研究的基础上完成了数控系统的软件设计;建立了五轴数控试验样机,并进行了NURBS曲面零件的切削实验。实验结果表明,所提出的基于STEP-NC的NURBS曲面五轴加工指令及NURBS曲面五轴加工的运动学模型的正确性;所给出的NURBS曲面插补算法适用于凸凹曲面加工;所构建的五轴铣床样机具有很好的曲面加工性能。     

一种新型移动机器人运动学坐标系快速构建方法研究

提出冗余坐标系的概念,对冗余坐标系的构建、使用及应用注意事项进行了分析,并对所建立的冗余坐标系的求解结果进行了仿真验证;进一步对运动学坐标系构建方法进行研究,沿Y轴进行了运动学建模和运动学求解,并对沿Y轴构建运动学模型及模型求解方法的正确性进行了计算证明。研究表明,构建冗余坐标系及沿Y轴构建运动学模型均可以提高串联机器人运动学分析的效率。     

基于任务空间的 2P3RR 并联机构尺度综合

结合一种五坐标混联工作台的开发,对其少自由度并联机构部分进行了深入的研究。给出了该并联机构的运动学位置正、逆解,求解了雅可比矩阵,分析了工作空间,基于任务空间探讨了该并联机构主要结构参数之间的相互关系,采用雅可比矩阵条件数的倒数的全域均值作为该并联机构灵巧度评价指标,对其进行灵巧性分析,给出了混联工作台开发实例并进行了设计计算,为混联运动平台的设计开发奠定了理论基础。     

一种少自由度并联五轴激光切割机的设计与仿真

创新地设计了一种少自由度并联五轴数控激光切割机,对三维激光切割机产品设计提供了一种全新思路。运用ADAMS软件对机构进行了运动学仿真,其结果和方法能够为进一步的研究和产品化提供参考依据。     

五轴机床的运动学与奇异位置研究

根据所用的A-C型五轴机床,分析其五坐标的运动学矩阵变换关系,得到了刀轴矢量和工作台转角的数学映射,进而建立运动学逆解方程,实现机床坐标和编程坐标的转换运算。开发了相应的后置处理程序,针对C转轴的角度在奇异点大幅度转动,可能超出系统性能限制,并在工件表面产生过切等质量问题,对奇异位置(刀心点和刀轴矢量)提出了刀位点插值微调的解决方案,并对S曲面的刀路轨迹进行了VERICUT刀路运动仿真,确实能在奇异点附近减小C轴转角,验证了本文逆运动学方程的正确及方法的可行性。     

五轴联动加工中心工作台及床身强度数值分析

代表了数控技术最高水平的五轴联动加工中心已成为先进制造业的标志,而我国数控技术基础相对较差,在五轴联动加工中心研发过程中存在周期长、效率低及投入资金大等问题。本文采用有限元法对五轴联动加工中心的工作台与床身强度进行分析,获得了工作台与床身在不同位置的形变分布图,根据形变分布图分析了各零件易发生破坏的区域,为五轴联动加工中心结构的优化与设计提供理论支持。     

一种新型3-RPR并联机构及其运动学分析

提出了一种能实现沿Y、Z轴平移和绕X轴转动的3-RPR型三自由度并联机构,运用螺旋理论分析了该并联机构实现二维平移和一维转动的机构学原理,计算了机构自由度,进行了驱动输入选取与论证,并进行了奇异分析,提出了减少奇异的参数设计条件,运用多体系统运动学理论建立了运动学模型,研究了运动学正反求解,并进行了数值仿真验证,最后分析了机构的工作空间。该并联机构是一种支链完全相同的半对称并联机构,结构较为简单,是对2T1R并联机构的重要补充,可应用于工业装配机器人、姿态调节器、并联机床、工作台等领域。     

五轴立式加工中心耳轴式回转工作台技术要点分析

结合五轴立式加工中心工作中出现的工作台振动而引起零件表面震纹、变形、精度超差等状况,岗位技术人员通常凭借工作经验进行解决,无法从根本上找出和解决出现的问题。利用先进分析软件在计算机建模技术和仿真技术下,深入分析五轴立式加工中心工作台的谐响应和模态情况,并以工作台台面为主进行动力学分析。     

高性能激光打标机软件体系结构

分析了加速度和空行程对激光打标机性能的影响,提出了一种基于流水线架构的高性能激光打标机软件体系结构,它以20μs的精细插补周期进行实时插补,并通过全局速度规划、空行程优化等方法在确保标刻质量的前提下显著提高了标刻速度。     

嵌入式以太网在网络激光标刻技术中的应用研究

针对当今激光标刻技术中标刻数据的传输需要单独的PC机作为客户机接收端的问题,提出了一种基于嵌入式网络技术组成工业以太网作为数据接收与状态反馈通道的解决方案,该方案通过集成了MAC的STM32F107微控制器和DM9161A PHY接口设备组成网络通信模块,以激光发生器和振镜头为执行机构,实现激光标刻的网络化。该方案经实验表明能有效解决标刻数据传输问题,经转化处理后能实现激光标刻的目的。     

新型五轴混联机床的后置处理与轨迹仿真

为适应我国航空航天大型整体结构件的加工需求,以一种采用三坐标并联动力头的新型五轴混联机床为对象,基于矢量链方法建立了机床工作空间到驱动轴的运动学映射模型,在此基础上开发了机床的后置处理模块和刀具轨迹仿真模块。在后置处理模块中,对计算机辅助制造系统生成的刀位文件在工作空间中插补并进行坐标变换,得到加工程序点集,然后通过调用运动学逆解模块将其转换成驱动轴的运动控制序列,并对进给速度进行校验,以实现对混联机床的五轴控制。所开发的轨迹仿真模块基于运动学正解模型,实现了驱动轴电机位移参数采集、刀具工作空间轨迹显示、刀具运行状态监测。以"S"型试件为例进行了编程与加工实验,初步验证了开发模块的性能。