并联机床工件位姿测量系统的研究

在给出了并联机床的基本结构基础上，分析了并联机床工件定位和工件位姿测定的基本算法。并提出采用主从式控制系统实现并联机床的手动控制完成工件位姿测定，分析了控制系统的硬件结构和软件流程，此测量控制系统已成功用于七轴联动并联机床。     

机器人装配过程的在线位姿检测与校正

精度是机器人装配过程中的一个基本要求，本文实际角度出发，在深入分析由视觉引起的装配过程中的零件抓取点的位姿误差的基础上，构造了一个运用光电开关检测零件位姿的正检测装置，并通过软硬件结合的方法，实现了零件位姿误差的实时校正与补偿，从而解决了这一难题。     

一种新颖的6自由度并联机床结构型式及其局部各向同性分析

针对以Stewart平台为原型的6自由度并联机床各项同性和工艺性差等问题,提出一种新颖的6－DOF并联机床结构,应用并联机器人机构学理论,论证了该种结构型式的并联机床在其工作空间内存在速度和力各向同性位姿,具有最佳的运动和力传递性能,选择各向同性位姿为机床初始装配位姿,改进了机床的结构,改善了装配工艺性。     

并联机床工件位姿测量

因为并联机床的虚实轴之间的非线性关系，使得并联机床工件定位方法不同于传统机床。研究了并联机床工件位姿测量的基本方法，并给出了相关的计算公式。按这些方法设计的工件测量软件模块在并联机床工件测量中得到运用。     

面向筒类舱段自动装配的两点定位调姿方法

为解决航天器数字化对接装配中的调姿问题,提出了两点定位调姿法：通过改变对接舱段上2个关键点的位置来实现舱段空间位姿的调整,采用五次多项式轨迹对舱段进行调姿轨迹规划并约束舱段的运动参数,确定舱段合理的调姿时间,保证舱段平稳快速地完成对接任务。该方法简化了调姿算法,采用串联机构即可满足调姿算法要求,避免了多轴协调控制,降低了控制难度。利用ADAMS对所提出的方法进行仿真验证,通过两点定位调姿法调整对接舱段可使其到达目标位姿,位移、速度、加速度轨迹光滑连续,同时满足各边界约束条件,调整后舱段姿态与目标坐标值最大偏差为-0.08 mm,调整过程中最大加速度为10 mm/s2。仿真结果表明,两点定位调姿法可满足筒类舱段数字化装配调姿的精确性、稳定性和高效性要求,有助于实现筒类舱段调姿过程的自动控制。     

一种新型6自由度正交并联机器人机构的柔度分析

介绍一种具有正交位姿的 6自由度并联机器人新机型的布局特点 ,推导出变形与力关系方程式 ,对其在正交位姿的柔度及柔度与机构几何参数关系进行分析 ,为该机型设计和使用提供理论依据。该机型在正交位姿具有独特优点 ,使它特别适合于作为 6自由度微动工作台和 6维力传感器结构     

A New Method for Measuring the Movable Platform Position and Orientation of Parallel Machine Tool

提出一种采用附加测量机构直接测量并联机床运动平台位姿精度的方法。其基本思想是根据运动平台的运动特性在固定平台和运动平台之间增设附加测量机构,当运动平台运动时带动测量机构运动,通过安装在测量机构上的传感器测得广义坐标参量,经运动学建模即可得到运动平台的位姿。当测量机构位姿正解求解速度满足实时控制要求时,利用该反馈信息对机床进行实时精度补偿和控制。基于上述思想建立的并联机床位姿测量系统可部分排除机床切削力变形和运动副间隙等误差,从而提高机床的位姿测量精度。以一种五坐标并联机床为例,介绍采用附加测量机构直接测量运动平台位姿精度的建模方法。其中,测量机构的综合十分重要。测量机构的组成决定了运动学模型的复杂程度,即决定了运动学模型的计算效率。     

基于LVDT的光学器件相对位姿检测方法

针对光学精密装配工艺特点,提出一种基于LVDT的三维相对位姿检测方法.采用4个对称分布的LVDT检测光学装配过程中球面镜与谐振腔体的位姿关系,根据LVDT的读数推导得出球面镜与谐振腔体的相对位姿.设计采用集成信号调理芯片AD598的LVDT处理电路作为位姿检测的控制系统,通过实验得出LVDT微位移检测的分辨率为0.1 μm,重复检测精度为±0.3μm,并能较好地跟踪方波及正弦波信号.采用PID算法实现球面镜的快速位姿定位.实验结果表明:当球面镜的加工及安装误差在允许范围内时,位姿检测系统可以在25 s内完成球面镜相对于谐振腔体的位姿调整,最大距离误差为0.5 μn,最大角度误差为8″,充分验证了基于LVDT相对位姿检测方法的可行性.     

并联双三角机构精度分析

并联双三角机构是Stewart平台的一种特殊型式。由于其结构的特点 ,直接精确测量该机构的结构误差有一定困难。文中采用一种有效的误差正解分析方法 ,分析包含球铰、驱动杆长在内的全部结构参数误差以及平台半径的变化对主轴端位姿误差的影响。应用这种误差正解方法可定量地确定结构参数设计精度 ,并能找出特定位姿下的敏感结构参数。为这类并联机器人的设计、制造及装配提供了一种有效的途径     

AR辅助装配中基体及零件位姿组合估计方法

增强现实装配引导技术应用于复杂工业产品的装配引导中,可以提高装配操作人员装配效率。在产品增强现实装配引导过程中,对装配基体及装配零部件的位姿估计是实现真实场景中增强现实装配引导信息注册的关键技术环节。为同时对装配基体以及零部件进行位姿估计,实时获取装配基体与零部件的相对位置关系进行位置检测,针对装配过程中装配基体与装配零部件的不同特点,分别采用不同的位姿估计方法:使用SIFT特征点匹配和PNP方法对装配基体位姿进行位姿估计;使用LINEMOD算法对装配零部件进行位姿估计。本研究以汽车车门板状连接件及车窗驱动电机的装配为例,说明了该位姿估计方法对真实场景中虚拟装配引导信息注册的有效性,能够应用于产品增强现实装配引导中。     

并联杆系机床的结构分析与加工过程的计算机仿真

介绍了并联杆系机床（也称虚拟轴机床、六腿机床）的工作原理、特点和结构型式，并对其加工过程进行了计算机仿真。     

3-TPS(RRR)并联机床设计中的干涉分析

介绍了一种3-TPS(RRR)并联机床,对该机床平行约束机构的构件间、平行约束机构和并联机构间的干涉进行了详细分析,给出了相关构件间干涉判别的计算公式。通过对该机床虚拟样机的干涉检查,验证了干涉判别计算公式的正确性。这些判别公式为该机床原型样机的设计提供了依据。     

三杆五自由度并联机床运动学研究

分析了一种三杆五自由度并联机床机器人运动学问题 ,给出了其运动学正逆解位置方程 ,并对并联机床的速度及加速度求解进行了定性分析。研究表明该并联机床运动学逆解方程形式简单、计算量小 ,易于进行实时控制 ,在机械加工领域具有一定的应用价值。     

面向中小企业的零件数字化系统设计

并联机床是新一代的先进制造装备，如何扩大其使用功能、实现商品化工业应用是目前的一个实际问题。以方便中小企业使用、增加其市场竞争力为目标，基于并联机床进行了零件数字化系统的设计研究。采用五轴混联机构的并联机床作为零件数字化的测量执行装置，基于信息集成思想进行了系统总体及软硬件部分的设计，实现了并联机床的数字化控制；将零件数字化和零件造型过程相集成，基于特征技术进行了数字化过程规划。     

立卧转换式混联机床及其平行机构的运动学分析

开发出一种能够实现立卧转换的3-TPS（RRR）型混联机床新构型。该机床在动平台与基座之间附加一个平行约束机构,可以限制平台的部分自由度,使动平台只能作三个方向的平移和一个派生的转动。着重对该机订泊平行约束机构进行运动学分析,得出了它的位置,速度,加速度以及雅可比矩阵的计算公式,并进行了仿真计算,为机床的结构设计和动力学计算奠定了基础。     

Rapid dynamics prediction of tool point for bi-rotary head five-axis machine tool

Receptance Coupling Substructure Analysis (RCSA), an effective approach to rapidly predict the tool point frequency response function (FRF), generally requires the response of spindle-machine assembly by experiments. This method is feasible for three-axis machine tool because the spindle and its posture are normally unchangeable. But in terms of five-axis milling, the spindle-machine assembly changes continuously. The purpose of this study is to propose new techniques to solve the constantly-changing assembly response in order that RCSA can be used for bi-rotary head five-axis machine tools. Based on receptance matrix determination in coupling direction and single degree of freedom coupling simplification, the swivel model for holder tip receptances is established for swivel motion. According to the concept of oriented frequency response function, the rotational model is derived to calculate the holder tip receptances with rotary motion. By combining the swivel model and the rotational model, the holder tip receptance of arbitrary posture can be calculated by three orthogonal postures. A five-axis machine tool with bi-rotary head is used to conduct FRF tests on different postures. Experimental results show that the models proposed can accurately predict tool point frequency response of any posture and large difference in FRFs among those postures of bi-rotary head is detected.     

Stewart平台式并联机床的干涉计算

并联机床是一种特殊的机床,类机器人的并联结构使得机床的干涉问题相对突出。为此对并联机床的干涉问题进行了分类,针对两类干涉问题。分别讨论了进行干涉计算及检验的方法,并给出了并联机床中连杆与连杆、连杆与主轴电机不发生干涉的条件,以及两种常用铰链不发生干涉的条件。     

一种新型串并联机床的工作空间分析

介绍了一种新型串并联机床的结构.同纯并联机床相比,该型机床具有更大的工作空间和更好的刚度性能.文中构建了其运动学逆解模型,分析其工作空间的约束条件,给出了工作空间的求解流程图.实例表明,该型机床的工作空间较大,具有很好的应用前景.     

面向并联机床的后置处理方法

为了解决并联机床的后置处理问题,克服现有方法开发的难度和工作量大的缺点,提出了直接转化传统数控机床数控代码,得到并联机床数控代码的方法。对5-虎克铰-移动副-球铰／移动副-转动副-移动副-虎克铰并联机床和刀具双摆动5轴数控机床进行运动学分析,得出并联机床动平台的两个可变化的姿态角具有与刀具双摆动5轴数控机床中两个摆动转角相同的性质;然后直接利用智能制造后置处理软件进行后置处理得到刀具双摆动5轴数控机床的数控程序;再经过适当的变换,得到并联机床的数控程序。曲面加工的计算机模拟结果表明,该方法正确、有效。     

基于D-H变换矩阵的Stewart型并联机床位姿方程及运动学反解

以D-H变换矩阵为建模工具,建立了包含铰链结构、支链类型、铰座安装住姿、杆件结构尺寸和运动参数等各类几何特征信息的6自由度并联机床的通用位姿方程,并进行了运动学反解.得到了以显式表达的主、从动关节运动参量计算公式.