一种六杆并联机器人的控制问题和控制器研究

针对一种六杆并联结构工业机器人,研究了其运动学逆解和正解算法,以及它们在开放式数控系统中的具体实现技术,解决了基于逆解算法的实时坐标变换问题和基于正解算法的系统初始化问题,并给出了相应模块与数控系统内核的接口,最后在一种开放式数控系统平台上实际开发成功针对这种并联结构机器人的控制系统,从而得出结论,采用正确的实现技术,并联结构机器人的实时控制问题可以在开放式数控系统中很好地得到解决.      

软件雷达基于改进CORDIC算法的坐标变换

利用通用计算机软件化实现雷达数据处理和终端显示已成为一种趋势,而从极坐标到直角坐标的快速变换是保证雷达实时显示的前提.在雷达显示过程中角度数据随时间均匀变化,每增加同一个微小的值可得到下一个角度.通过合理选择角度增量使其在满足雷达显示的前提下同时符合CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法的要求,并据此对CORDIC算法进行了改进.改进后的CORDIC算法只需1次偏转就可计算出需要的三角函数值,提高了从极坐标变换到直角坐标的速度.经过分析,改进后的算法使得坐标变换的速度比原来提高了15倍.      

回转类零件的四轴无干涉刀位轨迹生成

带回转工作台的四轴机床最适合用来加工由复杂多曲面构成的回转体类模具或零件.为解决四轴加工干涉问题,提出将三轴保护面概念引入四轴加工中,并给出了相应的计算方法.在偏置面模型的基础上,研究了回转类零件的四轴无干涉刀位轨迹的生成算法,并以实例验证此算法高效稳定,满足工程要求.最后探讨了四轴加工仍存在的一些问题.     

可用于虚轴和普通刀具刃磨机床的数控系统

介绍了一种开放式数控系统.该系统可用在虚轴刀具刃磨机床和普通刀具刃磨机床.给出了该控制系统的硬件和软件结构,并给出了实例:在虚轴刀具刃磨机和普通刀具刃磨机磨出螺旋面钻头的实例.      

基于μc/os-Ⅱ嵌入式数控系统研制

介绍了嵌入式数控系统的结构及其组成.系统硬件平台采用嵌入式微控制器ARM(Advanced RISC Machines)和现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Arrays),软件平台采用μc/os-Ⅱ实时操作系统.给出了该系统的硬件结构.根据数控系统的软件需求,给出了系统的软件结构,系统的模块,任务以及任务的优先级和周期.同时给出了实现系统的一些关键技术.在嵌入式实时操作系统μc/os-Ⅱ上实现了该系统,在数控机床上进行了加工试验、环境适应能力测试以及静电放电抗干扰试验,试验表明系统稳定可靠.     

基于三维聚类的决策支持系统

根据炮兵阵地地形选取的要求,深入研究了现有的空间聚类技术和方法,构造了三维空间的结构元.提出了一个基于数学形态学的三维聚类算法,给出了空间数据挖掘过程,实现了炮阵地选取决策支持系统.该聚类算法通过闭合运算,将空间对象聚成类,一次完成三维空间聚类,可以快速处理非凸的、复杂的聚类形状.由于该算法基于数学形态学,所以易于实现其高性能并行算法.实验表明,将该算法应用于炮阵地选取决策支持系统,可以发现空间数据库中存在的潜在关系和规则,为炮兵阵地选取的计算机实现提供了一种有效的解决方案,从而可以辅助决策者做出科学的决策.      

新的适于计算机辅助工程的算法集成模型

为解决计算机辅助工程中"以算法为核心"类软件系统在算法集成方面存在的重要问题,以火箭发动机设计这个较具代表性的特例为切入点,深入分析工程实践中算法的运用特点,并指出现有软件系统的不足.提出2种算法模式,基于这2种算法模式建立一种新的算法集成模型--轮循与层次化算法集成模型,其具有松耦合、层次化、灵活等特点,基于该模型可建立一个跨领域、通用、高效的算法集成软件环境.     

基础软件平台集成测试组合选择方法

针对基础软件平台集成测试组合爆炸的问题,研究了组合设计方法,提出了一种基于组合设计选择基础软件平台集成测试组合的方法.该方法将基础软件平台看作是一个多因素的系统,组成平台的每类基础软件用一个对应的因素变量来表示,每类基础软件的不同品牌产品表示为各因素变量的多种取值,构建相应的正交表或基于正交表的覆盖表,采用正交表或覆盖表来选择集成测试组合,按照选择的集成测试组合进行基础软件平台集成测试.应用实例表明该方法保证了集成测试组合对基础软件间两两交互的全覆盖,并有效地降低了集成测试组合数.     

四轴端刀无干涉刀位点计算

针对四坐标端刀加工,提出一种新的干涉检测和排除方法.该方法基于曲面的多面体模型,用解析法判断刀具与曲面是否干涉,并给出排除干涉的计算公式.最后给出四轴端刀无干涉刀位点计算的算法,实例表明该方法稳定高效.     

知识驱动飞机翼面结构快速设计

为提高飞机翼面结构初步设计阶段的质量和效率,对飞机翼面结构的建模过程进行研究.定义了结构布局坐标系及构件位置参数引用规则,提出了基于模板的翼面结构快速建模的方法.选择适合的参数化工具开发了知识驱动的飞机翼面结构的快速设计系统,将设计方法、规则及专家经验等知识进行封装,实现了翼面结构的自动布局并生成布置模型.在此基础上针对模型不同单元的生成逻辑,分别进行了实体模型的建立,通过用户自定义特征(UDF, User-Defined Features)技术进行几何特征体的参数化建模,在布置模型基础上自动实例化.最后通过飞机机翼翼盒结构实例验证了方法的可行性和有效性.     

通用数控位置环设计

本文提出并研究了一种通用的数控位置环系统,它以计算机外设方式工作,计算机通过该系统可以同时控制3～6个直流电机驱动的坐标轴运动。系统本身带有细插补、软限位、速度限制和报警诊断等功能。该装置特别适用于高性能及有特殊要求的CNC数控机床控制系统、工业机器人控制系统和柔性制造系统(FMS)的工件及刀具运输设备。     

改善机床运动的五轴刀轨光顺方法

建立了五轴数控加工刀轨光顺优化模型,改善了线性插补方式下拐角过渡运动中的机床加速度情况。考虑了5个轴加速能力的差异,以轴加速度比,即轴实际达到的最大加速度与其允许最大加速度的比值,来衡量轴的加速度情况,以5个轴加速度比的平方平均数在整体上衡量机床的加速度情况,降低该值可提高机床运动平稳性。采用最短距离线法在初始刀轨的各切触点处建立了刀轴偏航角和俯仰角的可行域,使光顺后的刀轨满足残高和无过切要求。实例表明:该方法可有效光顺五轴数控加工刀轨,改善机床加速度情况,提高机床运动平稳性。      

基于4+2轴机床的叶轮加工技术

为扩展4轴机床的加工能力,使4轴机床具有使用鼓形刀具加工叶轮类零件的能力,将4轴机床扩展至4+2轴机床。从机构学角度对4+2轴机床进行运动学分析,证明了4+2轴加工方法的刀具姿态具有一个可优化的角度。根据机床运动链模型,推导了机床半联动轴参数与刀具姿态角度、联动轴运动参数之间的运动变换关系,得到了求解切触点处刀位信息的方法。根据对复杂曲面的几何分析、刀具干涉和机床运动范围,给出了一种4+2轴加工叶片的2个半联动轴参数选择方法。推导了4+2轴加工方法的刀轨生成算法。通过4+2轴叶轮加工实验,验证了4+2轴加工方法的可行性。实验结果表明,4+2轴加工方法生成的刀轨可用,使用4+2轴加工方法加工叶轮叶片的方案是可行的,具有生产应用价值。     

CNC数控系统控制软件

本文分析了数控机床控制系统,由硬件NC(Numerical Contro1)向CNC(ComputerNumerical Control)转变时进给速度下降的问题,阐述了解决此问题的一种方法——二次插补方法。指出CNC数控系统是个多重中断系统,论述了将数控的工作按其重要的程度、实时性的高低,安排在不同的优先级,使整个系统协调工作的思想。     

五轴加工中非线性误差的检测和处理方法

非线性误差是多轴数控加工中加工误差的重要来源,在多轴加工中不可避免.在对前人工作分析的基础上,提出了一种在机床后置处理中减小机床过大非线性误差的算法,该方法通过对机床旋转轴的变化量进行监测,找出存在过大非线性误差的刀位点,并使用线性插值的方法进行修正.对修正前后的变化量进行了对比,结果显示该方法能显著的减小加工的非线性误差.同时该方法计算过程简单并且可以统一处理机床的一般非线性误差和后置奇异点处的非线性误差.仿真结果亦表明此方法切实可行.      

基于面阵靶标的摄像机定向技术研究

提出一种相机定向方法.在透视投影和坐标变换的基础上,应用靶标与其像点的单应性,建立靶标坐标系与摄像机坐标系之间的转换关系,从而确定摄像机在靶标坐标系中的姿态、位置,通过在三坐标测量机上的实验表明该定向技术的正确性,该技术在相机定向领域有一定的实用价值.     

飞机穿越风切变时的地速/空速控制

为解决飞机穿越风切变过程中控制系统解耦和飞行轨迹的实时/在线控制问题,对飞机纵向三自由度非线性模型,运用非线性动态逆方法,在风轴系中设计了飞行轨迹的高度变化率/空速控制模式,在地轴系中设计了高度变化率/地速控制模式.对2种控制模式进行比较并将其结合起来,得到更加完善的地速/空速控制律.仿真计算表明动态逆方法在飞机穿越风切变的轨迹控制过程中实用有效.     

蒙皮柔性夹持数控切边的工艺设计方法

针对可重构柔性工装配合五轴铣床实现蒙皮数控切边这一新技术,进行了工艺设计方法研究.首先介绍了数控可重构柔性工装的定位原理、结构原理以及基准传递协调原理.针对新技术应用中合理布局、精确定位和稳定夹持等3个问题,进行了工艺分析研究.突破了曲面零件装夹姿态定位算法、支撑立柱升程计算、自动化布局设计和装夹过程仿真等关键技术,开发了面向新装备新技术的工艺设计仿真系统.应用任意拉格朗日-欧拉法实现了蒙皮切边过程的有限元仿真,给出了仿真实例.选择某型号飞机镜面蒙皮零件,应用所提出的工艺设计方法进行了工艺试验,对试验结果进行了误差分析,结果表明加工精度满足制造要求.     

基于航空环境的面齿轮磨珩复合磨削加工方法

面齿轮传动由于其独特的传动优点,成为航空传动的主要研究方向。根据面齿轮传动原理,得到了面齿轮齿面方程。针对面齿轮的精密加工技术问题,提出了面齿轮磨珩复合磨削加工方法;基于面齿轮专用数控磨床,建立特殊磨削加工坐标系,根据砂轮磨削对面齿轮表面质量的影响规律、开槽技术及珩齿理论,研制了面齿轮专用斜槽磨削刀具和柔性珩齿刀具结构,进而得到磨珩复合磨削刀具;在此基础上进行了面齿轮磨珩复合磨削加工实验,并对样件进行表面粗糙度、残余应力及微观纹理检测,验证面齿轮磨珩复合磨削加工方法的可行性。