光学自由曲面加工机床换刀误差辨识与补偿机制研究

为了达到光学自由曲面加工机床的精度要求,进行机床快刀伺服系统换刀误差的辨识与补偿。首先对机床快刀换刀误差进行理论分析,得到其对加工成形点的影响。再对快刀系统进行几何建模以及刀具轨迹建模,从而进行工件表面微观形貌预测,得到换刀误差影响规律,进而设计检测方案以及换刀误差补偿方案。通过在matlab中进行换刀误差加工补偿建模,得到补偿后面型PV值为0.04μm,补偿效果良好。     

光学自由曲面加工机床在机测量系统精度建模与定量分析

为了提高光学自由曲面加工机床的整体加工能力,进行在机测量系统的特征测量功能开发。在给出在机测量系统结构构成及功能需求下,进行在机测量系统几何精度建模,进行几何静态误差辨识与补偿,进而规划在机测量系统基本功能工作流程。最后,通过进行多项测量实验,可得到标准平面及凹球面测量不确定度达到微米级,检测面型工件特征测量结果较为稳定。     

基于双三次B样条插值的薄壁件加工误差补偿方法

以薄壁件加工过程为研究对象,针对薄壁件加工的误差预测、补偿问题,提出一种基于双三次B样条插值的薄壁件加工误差补偿方法.在获得薄壁件历史加工数据的基础上,运用插值理论建立误差模型,得到误差分布规律,考虑切削力与弹性变形之间的迭代影响建立误差补偿方法.该方法综合考虑了弹性变形、热误差、几何误差等多种误差源,通过数值分析方法建立误差模型,避免以往薄壁件误差建模中误差源分析不全、解析困难的弊端,最终以薄板工件为例,通过实验验证,应用该误差补偿方法可有效提高薄壁件的加工精度.     

多轴机床几何误差的一般模型

较详细介绍了多轴机床几何误差的一般模型，这个模型把刀具相对工件的误差表达为机床两相连部件之间误差的线性组合．利用这个模型，可对机床的误差进行软件补偿．在不提高成本的情况下，可提高加工精度，实现不使用精密加工设奋的精密加工，该模型可适用于任意结构的机床．     

辊筒模具超精密加工机床几何误差建模及其补偿策略研究

本文以超精密模辊机床为研究载体,将具有代表性的环槽微结构阵列作为研究对象。通过多体系统理论以及齐次坐标变换的方法建立机床的几何误差模型从而得到几何误差对环槽微结构阵列的影响,并用激光干涉仪对几何误差分量进行了测量。在进行数据处理后提出了一种补偿方法使环槽微结构的加工质量得到了改善。     

光学自由曲面机床检测系统静态几何误差快速辨识方法研究

本文以光学自由曲面加工机床为研究载体,实现了机床检测系统的静态几何误差的快速辨识。通过多体运动学理论建立了机床几何误差模型,从而提取出影响检测系统精度的13项静态几何误差。并在此基础上,类比球杆仪工作原理,设计了针对该系统静态几何误差辨识的特征样件,并基于该样件完成了误差辨识算法的研究。最终通过模型仿真与初步实验验证了该算法的可行性。     

考虑加工过程的复杂薄壁件加工综合误差补偿方法

在统计分析的理论基础上,首先将数控加工过程视作以参考模型为自变量,以加工结果为因变量的过程函数;然后将整个误差补偿过程分为3个典型的加工状态,分别构造各个状态的过程函数,并以材料去除量系数为桥梁,建立复杂薄壁件加工综合误差补偿数学模型;对数学模型进行泰勒展开,计算复杂薄壁件加工过程中的误差补偿量,重新构造误差补偿几何模型并生成新的加工程序,以减小复杂薄壁件的加工误差,提高加工质量。通过一组叶片加工对比试验,按照名义去除量进行加工的最大加工误差是0.094mm,而按照误差补偿量进行加工的最大加工误差是0.031mm,仅是前者的32.9%,说明了本文方法在提高加工精度方面的有效性。     

考虑关节回差的工业机器人精度补偿方法

工业机器人由于绝对定位精度低的缺点一直难以应用于航空航天高精制造领域。影响机器人定位误差的因素较多,对精确建立其误差模型提出了严峻的挑战。现有的建模方法通常将机器人定位误差与其位姿关联,忽略了同一位姿下关节回差对其定位误差的影响。为提高工业机器人绝对定位精度,提出了一种考虑关节回差的工业机器人误差相似度精度补偿方法。基于改进的Denavit-Hartenberg模型建立了包含机器人几何误差、坐标系误差和传动误差的综合辨识模型,利用最小二乘法辨识了关节回差。根据辨识得到的关节回差等参数构建了误差相似度模型,使用3种型号的机器人验证了该方法对提高机器人绝对定位精度的可行性和通用性,最终通过KUKA KR500-3机器人进行了制孔试验验证。试验结果表明,该方法相较于传统方法将机器人定位误差降低了约0.1 mm,精度提高了30%以上,制孔孔位精度从0.701 mm提升至0.134 mm,为有效提高工业机器人的绝对定位精度提供了一种技术手段。     

智能机床的误差补偿技术

误差补偿技术是智能机床精度提高与保持的关键技术之一.分析了国内外机床误差补偿技术研究现状,提出智能机床误差补偿技术总框架;总结了智能机床误差源、误差元素、几何与热误差的误差元素模型及建模方法,以及典型的误差补偿方法;研究了力误差补偿技术、基于零件在线测量的误差综合补偿技术;最后,对未来智能机床误差补偿技术的发展重点进行展望.     

基于多体理论的数控机床精度可再生关键技术的研究

通过分析数控系统如何来控制机床的运动进给,构造了实现精度再生的系统模型。并将基于多体系统理论的几何误差补偿技术应用到数控系统中,开发了仿真补偿软件,达到了理想的补偿效果。     

Geometric error analysis of an over-constrained parallel tracking mechanism using the screw theory

This paper deals with geometric error modeling and sensitivity analysis of an overconstrained parallel tracking mechanism. The main contribution is the consideration of overconstrained features that are usually ignored in previous research. The reciprocal property between a motion and a force is applied to tackle this problem in the framework of the screw theory. First of all, a nominal kinematic model of the parallel tracking mechanism is formulated. On this basis, the actual twist of the moving platform is computed through the superposition of the joint twist and geometric errors. The actuation and constrained wrenches of each limb are applied to exclude the joint displacement. After eliminating repeated errors brought by the multiplication of wrenches, a geometric error model of the parallel tracking mechanism is built. Furthermore,two sensitivity indices are defined to select essential geometric errors for future kinematic calibration. Finally, the geometric error model with minimum geometric errors is verified by simulation with SolidWorks software. Two typical poses of the parallel tracking mechanism are selected, and the differences between simulation and calculation results are very small. The results confirm the correctness and accuracy of the geometric error modeling method for over-constrained parallel mechanisms.     

Systematic Geometric Error Modeling for Workspace Volumetric Calibration of a 5-axis Turbine Blade Grinding Machine

A systematic geometric model has been presented for calibration of a newly designed 5-axis turbine blade grinding machine. This machine is designed to serve a specific purpose to attain high accuracy and high efficiency grinding of turbine blades by eliminating the hand grinding process. Although its topology is RPPPR (P: prismatic; R: rotary), its design is quite distinct from the competitive machine tools. As error quantification is the only way to investigate, maintain and improve its accuracy, calibration is recommended for its performance assessment and acceptance testing. Systematic geometric error modeling technique is implemented and 52 position dependent and position independent errors are identified while considering the machine as five rigid bodies by eliminating the set-up errors of workpiece and cutting tool. 39 of them are found to have influential errors and are accommodated for finding the resultant effect between the cutting tool and the workpiece in workspace volume. Rigid body kinematics techniques and homogenous transformation matrices are used for error synthesis.     

一种快速有效的薄壁件加工表面误差预测算法

 在切削力作用下，刀具/工件的变形是影响薄壁弱刚度件加工精度与质量的关键因素，快速有效地进行表面误差的预测是实现工艺参数优化及在线刀具路径补偿的前提。针对立铣加工过程，提出了一种考虑刀具/工件变形位置的快速柔性迭代算法，基于此建立了薄壁件加工变形预测的有限元计算模型，并通过等效集中力作用位置的确定、模型分割及最小化网格重划方法进一步提高了模型的计算速度。通过刀具/工件的瞬时接触区域的限定算法、实际切深的修正算法、材料去除效应的模拟等关键技术更提高了模型的计算精度。以典型航空铝合金材料为对象，合理安排试验，并通过数值计算结果和试验数据的对比，表明该方法计算精度高，计算速度较文献方法提高了近2倍。     

平面磨削形状误差的分析

提出了平面磨削形状误差的产生模型,并通过实验验证了其模型的合理性,同时揭示了各种要素对形状误差的影响规律,选定了能使形状误差最小的磨削加工条件。     

小轮齿面误差与调整参数误差敏感性研究

研究SFT(spiral format tilt)加工法加工的弧齿锥齿轮小轮齿面误差与调整参数误差之间的敏感性关系.给出含刀倾法加工的弧齿锥齿轮齿面模型建立方法,基于齿轮啮合原理建立调整参数误差敏感性分析模型,推导了弧齿锥齿轮小轮的理论齿面方程和误差齿面方程,继而推导了机床调整参数误差作用下的齿面任一点加工误差的解析表达式,并提出了机床调整参数误差对齿面误差的影响系数概念,依此判断各项机床调整参数误差对齿面误差的影响程度.通过理论齿面和误差齿面的比较,确定了各项机床调整参数误差作用下的全齿面法向误差的变化规律.由解析法和数值法求解共同确定了弧齿锥齿轮加工过程中对齿面误差影响较大的调整参数误差项.研究结果可为弧齿锥齿轮齿面误差补偿修正提供理论依据和实践指导.      

基于电子展成原理的直齿锥齿轮齿形误差测量

针对传统基于接触印痕检验的直齿锥齿轮齿形误差检测方法存在的难以定量描述几何误差、量值溯源性差等缺点,提出一种基于电子展成原理的直齿锥齿轮齿形误差测量与评定方法,首先建立了直齿锥齿轮的理论齿形及齿形误差测量的数学模型,然后在基于全闭环交流伺服控制系统的齿轮测量中心上,控制传感器测头在空间扫描形成直齿锥齿轮的理论齿形曲线,依据连续扫描过程中的传感器读数对直齿锥齿轮的齿形误差进行测量与评定。结果表明,该方法可在现有CNC齿轮测量中心上实现直齿锥齿轮齿形误差的自动测量与评定,具有测量效率与自动化程度高、量值溯源性好等显著优点。     

加工误差对压气机叶栅气动性能及稳定性影响的数据挖掘

为缓解加工误差影响评估过程中的"维数灾难",结合展向平均假设和基于高斯过程的Karhunen-Loève展开,提出了一种由法向加工误差导致的三维叶片表面几何不确定性降阶模型.通过给定加工误差分布的标准差函数求解几何不确定性降阶模型,并运用伪蒙特卡洛方法随机生成样本,最终训练人工神经网络预测了加工误差对高负荷直叶栅气动性...     

基于小位移旋量的旋翼系统公差建模及分析

直升机的振动问题与加工制造技术紧密相关,降低制造误差可有效减小直升机的振动。为了分析直升机旋翼系统的几何回转精度,基于小位移旋量对零部件装配路径上的关键公差进行建模,通过齐次坐标变换方法对闭环链路上的误差传递进行分析,得到旋翼系统几何回转精度模型;在此基础上,与蒙特卡洛仿真相结合,对旋翼系统的实例模型进行分析。结果表明：旋翼桨叶根部在空间内的变动范围近似呈椭球形变化,在旋转过程中存在复杂的波动情况,桨叶根部在桨盘平面内的径向波动误差约为 0.58%,在垂直桨盘平面方向的波动相对较大,约为 0.89%。     

基于ELM的航空制孔机器人定位精度补偿方法

针对航空制孔机器人绝对定位精度补偿中存在的建模复杂及运算量大的问题,提出了一种基于极限学习机的绝对定位精度补偿方法。该方法通过将机器人视为一个黑箱系统,忽略机器人的几何因素和非几何因素的影响,通过高精度的激光跟踪仪测量获得机器人的末端运动误差,采用极限学习机建立机器人误差预测模型。由机器人误差预测模型获得机器人在期望位置的位置偏差,通过修正机器人位置坐标来实现机器人的绝对定位精度补偿。最后该方法在航空制孔机器人上进行了试验,试验结果显示机器人的绝对位置误差的平均值和最大值分别降低了75.69%和78.16%。     

双基地聚束SAR运动误差分析

将三维坐标系引入运动误差分析,建立了对任意匀速直线航迹双基地聚束SAR运动误差统一、清晰的分析方法;在此三维坐标系下,推导出各种运动误差引起的相位误差的计算公式。推导基于一般的双基地聚束SAR回波模型,可适用于任意匀速直线航迹的双基地聚束SAR,并且将通常的单基地SAR的运动误差分析作为一种特例也涵盖在内。给出了位置误差、速度误差和加速度误差所造成的相位误差计算公式。从推导结果得出结论:位于不同平台的同一误差,引起的相位误差是不同的;在小场景假设下,双基地聚束SAR的运动误差是空不变的,与目标位置无关。计算机仿真验证了误差分析的正确性。