一种新型五轴并串联机床的工作空间分析

针对6自由度Stewart型并联机床工作空间小的问题,提出一种新型5自由度并串联机床,该机床由一个2-TPR/2-TPS空间四自由度并联机构串联一个可转动的部件组成,具有空间三维移动和两维转动5个自由度.介绍了该机床的结构布局特点,用解析法推导了位置反解方程和输出参数间的解耦关系.采用数值分析的方法生成了该机床的工作空间,分析了结构参数的变化对工作空间的影响.分析的结果表明,该机床机床结构简单,其工作空间较Stewart型并联机床工作空间大,能够完成对具有空间复杂曲面的工件的加工.同时也为该机床的进一步设计和研究提供了理论依据.     

并联机床虚拟设计的理论方法

针对并联机床,从自由度数定理出发,确保了并联机床概念设计的可靠性;运用多体系统运动学理论,推导出并联机床运动学模型及加工空间与结构尺寸关系的模型,进而,通过并联机床相对运动约束方程,推导出并联机床刀具运动与驱动杆系参数的关系方程．这一整套研究思路,对指导并联机床的设计与控制,减小设计的盲目性提供了有力的理论依据．     

面向并联机床的CAD/CAM集成系统

为了解决并联机床的数控加工编程问题,实现并联机床对复杂曲面零件的数控加工,推动并联机床的产业化和实用化,开发了面向5-UPS/PRPU并联机床的CAD/CAM集成系统。提出了该集成系统的总体结构,并对系统软件进行了模块划分,阐述了各模块的功能和实现方法。该集成系统以结构化、模块化和开放式为设计思想,覆盖了并联机床数控化亟待解决的关键问题。面向5-UPS/PRPU并联机床的CAD/CAM集成系统在机床样机上的实践结果表明,采用该系统可以实现并联机床对复杂曲面的数控加工,具有很强的工程实用性。     

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.     

Stewart平台结构设计

介绍了用倒置的Ｓｔｅｗａｒｔ平台机构设计的并联机床动平台的结构设计,实际应用证明,所设计的动平台既简便了加工,又能保证精度,并能满足并联机床最大工作空间的要求。     

基于工作空间包络法的六杆并联机床结构尺寸设计

以6-SPS并联机床为例,对给定工作空间的并联六杆机床结构尺寸设计进行了分析与研究.以简化的球锥体工作空间为例,研究了六杆并联机床固定平台半径、运动平台半径、驱动杆杆长三者之间的关系,得出并联六杆机床结构尺寸设计的一些结论.     

Tricept型并联机床曲面加工的刀轨规划

研究了Tricept型并联机床采用平底刀加工曲面时的刀轨规划问题. 首先简要地介绍了机床的结构组成,并对机床的逆运动学及其位姿作业空间进行了分析. 在此基础上,给出了刀具干涉检验及刀具位姿作业空间检验的有效算法. 借助于传统五坐标数控机床曲面加工的等残高刀轨路径生成方法,提出了适用于Tricept型并联机床的刀轨规划算法.     

并联机床发展与国内外研究现状

并联机床是20世纪90年代发展起来的新型机床,它是集机床技术、机器人技术和现代数控技术于一身的新一代加工设备,与传统数控机床相比,并联机床有刚度重量比大、响应速度快、环境适应性强和技术附加值高等优点,具有广阔的应用前景.笔者主要介绍了并联机床的起源、发展以及优越性,分析了并联机床的国内外发展现状以及应用领域和发展趋势.     

基于响应面方法的数控机床空间动态特性研究

机床运动部件位置姿态在加工空间的变化,造成机床质量矩阵、刚度矩阵以及阻尼矩阵随之变化,导致机床动态特性预测具有复杂性和不确定性。针对加工空间机床动态特性的准确预测问题,本文提出一种基于响应面理论的数控机床空间动态特性研究方法。该方法以数控机床固有频率频率这一关键动力学性能指标为例,分析机床整机动态特性与机床位置姿态之间的数学关联关系,基于正交试验设计和响应面方法理论,构建预测广义加工空间数控机床动态性能变化的响应面模型,揭示机床动态特性在加工空间的演化规律,并在该响应面模型基础上提出机床动态特性影响因子概念,计算各方向运动部件的位移变化对机床动态特性的影响程度,共同确定机床最优加工位姿和加工路线。将该方法应用于一台三轴立式加工中心,采用正交试验设计确定移动部件的不同位置组合作为计算样本点,在ANSYS仿真软件中计算每个样本点的前5阶固有频率,建立反映位置特征与固有频率数值的二次多项式响应面模型,并通过计算响应面模型质量评价指标验证了该模型的有效性,以此分析机床前5阶固有频率在加工空间的分布规律及其对x、y、z向位移变化的灵敏度,阐明机床空间位姿对机床动态特性有较大的影响,为机床工艺规划和优化设计提供了新的分析方法及技术支持。     

遗传算法在并联机床设计中的应用

提出了并联机床工作空间重力比R_（WW）和支路行程与支路最短长度比R_（SS）,并以此为主建立了并联机床优化设计数学模型,采用遗传算法求解,可提高机床设计性能指标。     

常规注塑机上实现树脂镜片加工的方法

镜片加工中，必须要很好地控制其曲光度、透光度及收缩变形等参数。树脂镜片如果用昂贵的专机生产，势必增加成本。通过对常规注塑机进行简单的改造，就可实现各类镜片的加工。经济效果显著。     

基于通用五坐标数控铣床的球形滚刀铲齿加工

球形滚刀是一种基于展成原理的新型高效内齿轮加工刀具,但几何形状复杂,制造困难.为了解决球形滚刀制造的关键技术--铲齿工艺,提出了在通用五坐标数控铣床上实现铲削加工的方法.根据滚刀和被加工齿轮的啮合关系,建立了铲齿球形滚刀齿侧面的数学模型,计算了球形滚刀的侧刃后角,推导了球形滚刀铲齿加工的运动方程,给出了在A'- B型五坐标数控铣床上编写零件加工程序的后处理方法.用该方法加工出的球形滚刀可以达到A级滚刀的精度要求,同时大大降低了制造成本.     

基于CorelDraw软件三维并联数控雕刻机译码实现

以3-HSS构型的三维并联数控雕刻机为研究对象,研究其数控系统基于CorelDraw软件的译码实现的方法,其原理是利用CorelDraw软件生成加工程序文件,再由并联数控系统的译码模块对该文件进行译码,由并联雕刻机完成加工任务.采用该种方法减轻了程序员编写复杂加工程序的负担,容易实现复杂加工任务的编程和译码,可以大大提高编程的效率和加工质量,便于三维并联数控雕刻机的广泛应用.通过联机调试,实现了正确的加工轨迹,验证了本文数控系统的正确性和可行性.     

广角高清细径视频鼻镜光学系统设计

为了满足现代医疗内窥镜对广角、细口径及高清像质的需求,设计了一款广角高清细径视频鼻镜镜头,该镜头由前物镜组、后物镜组及转像棒镜、场镜组成。该镜头使用了三片场镜,对系统的场曲及畸变进行补偿,同时也减小了光学系统的横向尺寸。系统采用的均是球面透镜,可以降低成本。该镜头设计参数:入瞳直径0.1mm,全视场角为100°,镜头外径为2mm,物镜焦距1.145mm。优化设计结果显示:优化后的系统总长为239mm,在空间截止频率116lp/mm处,光学传递函数(MTF)大于0.4,接近衍射极限,满足分辨率要求。     

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。     

增材制造椭圆锥齿轮的齿面与齿距误差分析

为提高椭圆锥齿轮增材制造的加工精度,减少其加工误差,对增材制造加工的椭圆锥齿轮进行误差测量,并分析误差产生的原因．运用齿轮啮合空间传动原理及增材制造的基本原理,建立了椭圆锥齿轮空间啮合坐标系、增材加工坐标系、分层模型、椭圆锥齿轮的理论误差模型和误差检测模型;对椭圆锥齿轮进行前处理分析,并对增材制造过程进行研究,获得该齿轮增材制造的加工方法;采用超景深三维显微系统和三坐标测量机对该齿轮进行检测,分析其表面误差精度与齿距误差．结果表明:利用增材制造法加工的椭圆锥齿轮误差偏大;优化STL模型,减小金属粉末直径,减少激光半径和热效应对加工层的影响,均有助于提高增材制造加工精度．     

全息头盔夜视仪光学系统

在全息理论的基础上,用一对反射式全息透镜来提高夜视仪光学特性,全息透镜的象差分布经过实验得到证实,并可以与传统的对称球面系统取得补偿。给出了整个光学系统结构参数的最终结果。     

机器视觉关键技术的现状及应用展望

简要介绍了机器视觉的概念及机器视觉系统的组成，接着重点阐述了照明光源、镜头、摄像机及图像采集卡、图像处理卡、集成式视觉组件等关键技术的发展现状，最后扼要介绍了在工业检测、农产品分选、机器人导航、医学影像分析、交通管理、安全监控等多个领域的应用情况．     

大光圈微型高清照相物镜的设计和性能分析

基于Д. C. Boпocob公式得到照相物镜的基本特征参数,通过PW法计算物镜系统的初始结构参数,设计了一款大光圈微型高清照相物镜,并在非序列仿真环境(Non Sequential Component,NSC)下对系统结构合理性进行了分析.照相物镜的光圈值F数为2.2,视场角2 w=65°,系统总长6.13 mm,有效焦距为4.5 mm.系统由4片塑料非球面透镜和1片红外滤光片组成,其中第1、3、4片透镜为正透镜,第2片透镜为负透镜,光阑面位于第1片透镜之前.优化后,各视场的均方根(RMS)半径都小于艾里斑半径,在半奈奎斯特频率处各视场的MTF值均大于0.54,畸变小于2%.系统搭配Aptina的AR8033型CMOS,可实现800万像素光学品质的微型照相物镜系统.     

平板菲涅尔透镜设计及组合优化方法

为了解决传统的球面菲涅尔透镜模具加工工艺难度大、精度低、制作成本高等问题,提出一种中心透镜为球面、外侧环带为倾斜面的平板菲涅尔透镜的设计方法,并进行了基于多平面拟合和基于多焦点的组合优化设计,给出了具体设计实例,进行了光学仿真.结果表明:优化后菲涅尔透镜聚光效率达93%,聚焦光斑能量均匀性4.9,满足设计要求.