四自由度數(shù)控纏繞機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、纖維復(fù)合材料制品廣泛應(yīng)用于用于航空航天、石油化工、能源工業(yè)、船舶、機(jī)械制造等領(lǐng)域。纏繞機(jī)是生產(chǎn)纖維復(fù)合材料制品的核心設(shè)備之一。目前，國內(nèi)二、三自由度的纏繞機(jī)居多，其不但生產(chǎn)的纏繞制品單一而且多采用“跟隨主軸”的纏繞方式，即主軸旋轉(zhuǎn)、其余自由度隨動當(dāng)主軸誤差較大時其余自由度的誤差會增加從而影響控制系統(tǒng)的精度;而四自由度纏繞機(jī)大多使用集成數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)纏繞機(jī)雖然纏繞精度高但其成本高昂并且控制系統(tǒng)開放性差。因此迫切需要研發(fā)一種開放性好、纏

2、繞精度高的新型的四自由度開放式數(shù)控纏繞機(jī)控制系統(tǒng)。
　　本文首先對軸對稱回轉(zhuǎn)體芯模進(jìn)行分析，利用微分幾何理論推導(dǎo)軸對稱回轉(zhuǎn)體芯模封頭與筒身段的芯模轉(zhuǎn)角方程，然后利用解析幾何，根據(jù)芯模落紗點的極坐標(biāo)方程與懸紗的單位切向量對導(dǎo)絲頭運動方程進(jìn)行推導(dǎo)，根據(jù)纖維均勻布滿芯模表面的穩(wěn)定條件對纏繞角進(jìn)行優(yōu)化，最后將導(dǎo)絲頭運動軌跡轉(zhuǎn)化為所用控制系統(tǒng)的G代碼文件。研制了四自由度數(shù)控纏繞機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)纏繞機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理設(shè)計了“運動控制器+工

3、控機(jī)+伺服控制系統(tǒng)”的硬件方案。上位機(jī)由Visual Studio2010環(huán)境開發(fā)，主要實現(xiàn)人機(jī)交互、纏繞線型設(shè)計與優(yōu)化、G代碼輸出及下載功能。下位機(jī)程序采用TRIO Basic語言編寫，主要完成主軸、伸臂、小車、絲嘴的手動控制及G代碼文件解析的功能。
　　本文進(jìn)行了控制精度和線型纏繞實驗，實驗表明:四自由度數(shù)控纏繞機(jī)控制系統(tǒng)可以對軸對稱回轉(zhuǎn)體芯模進(jìn)行纏繞軌跡設(shè)計，其所設(shè)計的線型可滿足穩(wěn)定纏繞的要求。通過對TRIO運動控制器的二次