基于多项式混沌的机床几何误差灵敏度分析

为解决目前灵敏度分析方法普遍存在的样本需求量大且计算效率不高的问题,提出了一种基于多项式混沌展开的全局灵敏度分析方法。首先,以AC型双转台五轴数控机床为研究对象,根据旋量理论建立了完备的空间误差模型。其次,构建了机床几何误差的多项式混沌展开模型,采用正交匹配追踪实现模型的稀疏化,并给出了基于该方法的Sobol灵敏度指数。进而,对五轴数控机床几何误差进行了实例分析,测量并统计出41项误差的近似概率分布,分析了影响各方向位姿误差分量的关键几何误差。通过与蒙特卡洛法和拉丁超立方法进行对比,多项式混沌展开方法的正确性得到验证,且在不降低计算精度的前提下,样本量从1×10⁵降低到1×10³,计算时间分别减少96.8%和98.1%,计算效率显著提高。     

机床定位精度对磁流变抛光的影响分析

根据KDMRF-1000磁流变抛光机床的结构形式,建立机床坐标系.对机床进行运动求解,得到磁流变抛光机床后置处理算法模型.在此模型的基础上,分析了机床各轴定位精度对磁流变抛光加工的影响,进行仿真分析,得到了误差的影响规律和对机床的定位精度要求.     

基于双转台五轴机床在工件坐标系中误差矢量建立与补偿

以双转台五轴数控机床为对象,针对该类型机床在经典后置处理中会导致非线性误差,本文提出一种非线性误差预测模型,即在工件坐标系中考虑了非线性误差的刀具轨迹代替刀位点之间的小线段轨迹,利用经典五轴后置处理,使得在机床坐标系中减少非线性误差,最大限度保证在机床坐标系中刀位轨迹保持直线运动轨迹.最后通过Matlab对一叶轮零件中...     

多平台三维钣金激光切割过程仿真系统研究与开发

针对三维钣金件激光切割对于虚拟仿真的需求以及目前激光切割过程仿真系统的不足,以龙门式五轴机床、立式六轴机器人和倒置式六轴机器人切割平台为样本,研究并开发多平台三维钣金激光切割过程仿真系统,包括虚拟加工场景三维可视化、基于刀位点数据的机床运动学计算和激光切割工艺体现及加工代码输出。配置节点顺序,实现虚拟加工场景搭建;基于Nurbs曲面拟合非垂直侧壁切缝形貌,实现切割扫掠体对刀位点数据的映射;基于刀位点数据对激光头位姿矩阵进行求解,并建立D–H运动坐标系,实现机床运动学计算和机床运动仿真;建立切割工艺问题处理流程,实现切割工艺体现,包括切割工艺缺陷的体现、干涉碰撞的检测与处理、切割环间过渡轨迹的显示。最终输出对应平台可靠的加工代码。     

基于多体系统理论的数控机床综合误差建模技术

误差补偿是进一步提高机床精度的重要途径,真实准确的误差模型对最终的误差补偿的效果起着决定性的作用.采用基于多体系统理论的建模方法,对机床拓扑结构、机床的误差元素和坐标系之间的变换矩阵进行充分分析,建立了特定数控机床的综合误差模型,为后期实施对特定机床的实时误差补偿提供了误差计算依据.     

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。     

基于PnP和自适应线性卡尔曼滤波的实时位姿估计

针对实时位姿估计中扩展卡尔曼滤波(EKF)线性化引入非线性误差和依赖已知噪声分布的缺点,提出一种基于PnP的自适应线性卡尔曼滤波位姿估计求解方法。将PnP位姿估计求解策略引入卡尔曼滤波观测方程,通过对动态方程误差统计参数实时估计,自适应调节卡尔曼滤波递推参数。所提算法求解精度高,固定了观测方程的观测向量维度,提高了算法实用性。通过仿真试验,比较了该算法与EKF的位姿估计精度,通过量化误差分析,证明了该方法可以提高三维运动位姿估计精度,也验证了该方法的有效性。     

基于VERICUT的车铣复合加工中心虚拟仿真研究

针对多轴联动车铣复合加工中心运动关系复杂、加工准备时间长、干涉碰撞易发生的特点,本课题在研究机床结构特征的基础上,构建了基于VERICUT的车铣复合加工中心虚拟加工环境,重点研究了虚拟机床的建模方法,包括几何模型,运动模型和控制系统模型的定制,特别是专用数控指令的定制方法,实现了零件数控加工前的仿真校验。     

障碍地形下的机器人轮足复合越障步态规划方法

为提高轮足复合机器人在障碍地形下的稳定性与通行效率,提出了一种轮足复合越障步态规划方法。首先基于轮足复合运动模式提出了一种机器人位姿调整算法,并给出了相应的足端轨迹方程与重心轨迹方程。其次基于轮足复合运动的运动学方程,给出了位姿调整阶段的轮速规划算法,使得每条腿足端轮子的滚动速度与足端的轨迹相匹配,以确保轮子在地面滚动时不发生滑动。虚拟样机仿真结果表明,应用该步态规划算法,机器人能够自主平稳地穿越障碍地形,从而验证了方法的有效性。     

基于支持向量回归机的数控机床 几何误差元素建模研究

针对数控机床几何误差元素建模时面临的误差样本数据少且呈非线性的问题,研究在小样本数据集非线性回归分析中具有独特优势的支持向量回归机,并基于此建立数控机床几何误差元素的预测模型。分析现有几何误差检测中常用的九线法所存在的测量选点难和计算累积误差等问题,提出增加每条测量线垂直方向直线度的测量和修正误差项计算模型的改进方法。以高斯径向基核函数为支持向量回归模型的核函数,运用交叉验证法,选取合适的模型参数,求解凸二次规划问题,进而建立几何误差元素的预测模型。以QLM27100–5X五轴龙门机床X轴为例,基于改进的九线法进行测量辨识得到几何误差样本数据,然后分别基于支持向量回归机和最小二乘法建立几何误差元素预测模型,对比两个模型的预测精度,结果显示,前者的预测均方差值MSE为0.0238,小于后者的0.072,验证了支持向量回归模型在小样本集下具有更高的预测精度。     

一维球列在数控机床误差检测中的应用

提出了使用一维球列检测数控机床几何误差的方法，介绍了一线球列结构特点，测量机床几何误差的原理，以及采用一维球列法测量机床轴向定位误差、直线度误差、俯仰与偏摆角运动误差、滚转角误差。垂直度误差的结果．它可以测量机床的全部２１项误差，具有精度高、效率高、价格低的优点，在机床的误差检测和补偿中具有一定的用途．     

基于动力学模型的飞机大部件调姿轨迹规划

为了提高飞机调姿的运动安全并减小在误差敏感方向的冲击,采用Newton-Euler方法构建了调姿系统的动力学模型,以实现调姿轨迹的优化。该动力学模型综合考虑了支撑杆变形、驱动丝杆变形及运动误差的影响,可对比不同轨迹时部件运动全过程的运动学特性,实现多目标多约束条件下的轨迹优化。为了提高计算效率,提出了一种类间可分性最优的自适应核主成分算法进行特征提取,并结合模式识别中的自动分类方法,预判可行轨迹的性能,控制搜索范围,减少寻优过程中的计算量。以某型数控定位系统为例,在对150条可行调姿轨迹进行评价和优选后,大部件调姿过程的最大平动速度小于20mm/s,调姿结束时的最大角速度小于0.1rad/s,说明了该方法的可行性和有效性。     

角速度可控的五坐标NURBS插补方法实现(英文)

在复杂形体零部件的高速高精数控加工方面,五坐标数控机床起着非常重要的作用。为了适应高速加工的需要,提出了一种用于机床五坐标加工的非均匀有理B样条(NURBS)插补指令。采用该插补指令进行数控加工时,为了获取实时加工过程中的刀位矢量,开放式控制器以相邻刀位矢量间的夹角为参数构造方位B样条曲线。构造映射插补过程中位置曲线弧长和方位矢量角度的多项式曲线,利用该曲线实现线性轴速度及旋转轴速度的同步控制。详细介绍了该插补指令的算法流程及其在开放式控制器中的实现过程。最后,通过加工实例验证了该插补指令的性能。     

螺旋锥齿轮齿面误差分析与自动反馈修正

基于齿面检测信息,识别并分析了齿面误差及其影响因素,推导出了机床运动参数与齿面误差的映射关系;开发了齿面误差自动识别系统来自动确定误差类型及机床运动参数修正项;建立了四轴联动数控铣齿机运动修正模型,通过数值优化计算实现了机床运动参数的自动修正,并经由测量加工网络完成了修正参数至数控机床的自动反馈.实验及应用表明,通过齿...     

基于VERICUT的数控铣床仿真与优化

利用UG的建模功能构建XKA714机床几何模型,基于VERICUT软件与机床实际结构及其运动关系建立其虚拟的仿真系统,并以此虚拟机床环境对某零件进行加工仿真,对其刀位轨迹进行优化,获得优化的数控程序。然后进入现实机床进行实际加工,验证所构建虚拟仿真系统的正确性与可行性。虚拟仿真与实际加工结果表明,虚拟仿真加工对提高零件加工效率和加工质量,降低加工成本具有积极的作用。     

圆柱坐标数控机床加工整体叶轮的运动学分析

为研究一种叶轮加工的新方法,使其能够提高叶轮加工时机床的刚性,并且降低叶轮加工的成本。从机构学角度提出并分析了一种用于整体叶轮三轴联动数控加工的机床模型和运动模型。该机床由2个线性轴和1个转动轴组成,称为圆柱坐标数控机床。另外,该机床具有2个辅助轴用于调整主轴姿态,且加工过程中上述两轴被锁紧。通过遍历待加工叶轮叶片上选择的采样点,可寻找每个采样点对应的主轴姿态可行域空间,并可在所有可行域的基础上求解公共的可行域,进而可在此公共可行域中确定机床主轴的姿态。使用提出的算法求解该数控机床加工叶轮的运动,并在VERICUT软件中对某一叶轮进行了加工仿真以验证该圆柱坐标数控机床模型和相关算法。对于此叶轮,求出的机床可行的B′的值在[-5°,9°]之间,对应的C′的值在[-3°,3°]之间,使用圆环面刀具计算刀轨后在VERICUT中进行仿真,仿真结果表明95%的加工区域的欠切量在0.02mm以内,即此方法可用于叶轮加工。使用该新型圆柱坐标数控机床加工叶轮的方案是可行的,且具有工业应用价值。     

基于PSD的并联微定位平台位姿检测方法

位置姿态（以下简称位姿）检测是研究六自由度定位平台的技术难点之一,为了快速准确测量六自由度并联微定位平台的位姿,验证平台的定位精度,基于多片二维PSD光电位置传感器设计了六自由度光学位姿检测系统。依据几何光学理论,建立了六自由度位姿解算的数学模型。通过仿真计算,该算法可以快速准确解算六自由度定位平台位姿。进一步分析了该模型在考虑存在测量误差时的理论计算误差,结果表明,基于二维PSD位置传感器的六自由度光学位姿检测系统在解算六自由度定位平台位姿的同时,具备较高的测量精度。     

数控展成电解加工整体叶轮的机床运动分析

本文讨论了阴极安装误差对加工精度的影响，并根据展成电解加工特点，导出了机床运动时各轴的位置、速度、加速度及跃动计算公式，从而为数控程序的编制、机床运动性能的分析和设计提供了参考依据。分析方法及研究结果对于一般数控机床设计也有参考价值。     

侧向甲板运动补偿技术研究

 为提高着舰的安全性, 减小着舰误差, 研究了侧向甲板运动补偿机理, 设计了雷达测量轴跟踪滤波器, 导出了侧向甲板运动补偿指令模型, 建立了甲板运动补偿状态下侧向自动着舰导引系统结构配置, 仿真表明, 开发的甲板运动补偿技术可有效地补偿由海浪引起的着舰误差。     

基于四轴数控机床面齿轮磨削方法

为了制造出高精度硬齿面面齿轮,提高刀具的通用性并简化机床结构,提出一种基于四轴数控机床和盘形砂轮多线包络磨削面齿轮的加工方法。设计顶刃带有圆弧的盘形砂轮对插齿刀齿面进行仿形。建立盘形砂轮磨削面齿轮的数学模型,规划盘形砂轮的刀位轨迹。通过数值模拟方法探究刀具的顶刃圆弧半径和转矩角对齿面包络残差的影响规律。结合选用的四轴数控机床结构,推导盘形砂轮磨削面齿轮的数控运动规律,并在VERICUT软件中进行仿真加工。将仿真模型与理论齿面进行对比分析,得到齿面偏差的最大值为-4.3~4.7 μm,结果验证了所提出加工方法的正确性,也证明了根据齿面包络残差的影响规律选用合适的刀具加工参数,可以保证面齿轮齿面精度的同时提高加工效率。