并聯(lián)機床精度分析和結(jié)構(gòu)參數(shù)標定方法的研究.pdf

1、相對于傳統(tǒng)的串聯(lián)多坐標數(shù)控機床，以Stewart機構(gòu)為原型建造的并聯(lián)機床在許多方面有特殊之處，如驅(qū)動軸的控制方式、加工刀位文件的后處理、精度分析的方法以及標定的方法等。本文研究的主要目的是為了提高并聯(lián)機床的運動精度。
　　在建立并聯(lián)機床位姿誤差模型后，運用誤差矢量圖的方法，構(gòu)造出誤差傳遞矩陣，利用誤差傳遞矩陣，對平臺半徑誤差、驅(qū)動桿長誤差映射到機床末端誤差的大小分布進行了分析。對并聯(lián)機床結(jié)構(gòu)誤差向末端傳遞的大小進行了研究，得出機床

2、末端誤差的界限。利用并聯(lián)機床綜合誤差放大指標，分析研究了并聯(lián)機床結(jié)構(gòu)參數(shù)對結(jié)構(gòu)誤差向機床末端映射的影響，以選擇合理的機床結(jié)構(gòu)參數(shù)，盡量減小結(jié)構(gòu)誤差向末端誤差傳遞的大小。
　　研究了并聯(lián)機床非線性運動誤差的最大值與插補步長之間的關(guān)系，采用曲率的分析方法，建立了非線性運動誤差的最大值與插補步長之間的表達公式，以指導(dǎo)UG、Pro/E等加工軟件生成的刀具軌跡數(shù)據(jù)，經(jīng)后置處理轉(zhuǎn)化為并聯(lián)機床數(shù)控系統(tǒng)可讀的程序的過程中插補步長的選取。通過分析按

3、位姿插補、雙軌跡插補、四元數(shù)法插補三種插補算法的利弊，針對并聯(lián)機床特點，提出采用雙軌跡和四元數(shù)法相結(jié)合的方法作為后置處理中的插補算法，保證了加工過程中動平臺運動平穩(wěn)。開發(fā)了并聯(lián)機床后置處理系統(tǒng)用于實際的葉片加工，解決了葉片加工編程困難的問題。
　　研究了基于約束的并聯(lián)機床標定方法，解決了從誤差建模、誤差測量、參數(shù)的辨識、誤差的補償?shù)纫幌盗袉栴}。在系統(tǒng)建模中，提出使用單位虛速度方法建立與測量方式相關(guān)的誤差傳遞矩陣，這樣當(dāng)采用不同的測

4、量方式時就可以建立相應(yīng)的誤差傳遞矩陣。為了標定并聯(lián)機床平動誤差和姿態(tài)誤差，建立平動精度標定的距離誤差模型和姿態(tài)精度標定的三平面約束誤差模型。對參數(shù)的辨識，為克服因優(yōu)化帶來的工作空間內(nèi)局部定位精度低的問題，提出采用二次優(yōu)化的方法。為實現(xiàn)機床自動采點，提出了啞鈴形雙球桿標定檢具，并對采點路徑和方法進行了規(guī)劃，提高了標定的效率。
　　研究了對并聯(lián)機床標定有影響的機床驅(qū)動桿回零方式及驅(qū)動桿回零時長度測量的問題，提出了一種驅(qū)動桿長度的測量方