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《天津大学》 2009年
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并联构型装备开放式数控系统关键技术研究与开发

王辉  
【摘要】: 本文密切结合并联构型装备实用化和产业化发展的实际需求,系统研究了并联装备开放式数控系统建造中的若干关键技术,包括开放式数控系统的设计理论及开发方法、插补算法、速度控制、运动学标定技术等内容。论文取得了如下创造性成果: 采用二次插补策略,分别构造了操作空间和关节空间的实时插补算法。分析了插补原理性轮廓误差在工作空间全域内的变化规律,指出在PVT插补模式下由二次插补算法引起的全域轮廓误差上界远小于数控系统本身的分辨率,能够有效满足并联构型装备实现高速高精度轨迹控制的要求。 将速度过渡算法与二次插补策略综合考虑,导出了基于直线加减速的精确实时插补算法,保证了运动轨迹的精度和速度平稳性。在不影响轮廓精度的前提下,实现了多程序段间的速度平滑转接,提高了数控系统的加工运行效率。 以“PC+可编程多轴运动控制器”的开放式结构为核心,构建了数控系统硬件平台。采用双端口RAM与中断通讯相结合的方式建立了主从CPU间的协调运行机制。通过构造系统内部的环形缓存实时数据流,实现了主机的多任务重叠流水处理。在此基础上,采用模块化设计思想,开发出与ISO标准兼容的数控代码解释、友好的人机交互界面和系统管理功能,以及自动、点动、手轮、回零等数控功能。 以3-HSS并联机床为对象,提出一种可将影响末端可控和非可控误差的几何误差源有效分离的误差建模方法,在此基础上构造了具有分层递阶格式的几何误差参数辨识模型。提出一种采用二次激光测量有效分离末端姿态和位置误差信息的检测手段,并采用修正控制模型输入的策略实现了末端位置精度的软件补偿。计算机仿真和试验结果表明,本文提出的一整套运动学标定方法是行之有效的。 样件切削试验和几何精度检测结果表明,3-HSS并联机床的精度水平已达到普通型加工中心的检验标准,数控系统运行稳定、功能完备,可满足实际加工需求,进而为并联构型装备的实用化发展奠定了良好基础。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG659

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 曹智军;;高性能CNC系统中加工过程算法并行研究[J];制造业自动化;2012年03期
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1 孙哲;6-UPU型并联机床数控系统研究与设计[D];山东理工大学;2011年
2 杨保龙;夹具系统综合误差补偿若干关键技术的研究[D];天津大学;2012年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 陈翠;孙衢;王旭光;;基于EKF的感应电机无速度传感器控制系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 高国琴;罗燕;刘辛军;江道根;;虚拟轴机床并联机构的无抖振滑模控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 曾喆昭;;基于神经元PID最优控制的汽轮机调速系统研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 宋方臻;宋波;;平面并联机构与磁悬浮控制电主轴耦合系统的瞬态响应分析[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
10 赵永国;刘广亮;吴昊;李松源;;智能在线式手持PID参数整定仪的设计与软件开发[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 杨金辉;数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用[D];湖南大学;2010年
3 万宇宾;交流伺服系统自适应滑模控制理论与方法研究[D];华中科技大学;2010年
4 曾智刚;波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究[D];华南理工大学;2010年
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8 李雨桐;并联机构运动奇异性及其动态稳定性研究[D];浙江大学;2010年
9 吴乐彬;基于电液伺服并联六自由度机构的广义负载模拟理论和实验研究[D];浙江大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
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6 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
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9 周谦;工业机器人离线编程及其在光纤激光加工平台中的应用[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董彦良,吴盛林;一种实用的6-6Stewart平台的实时位置正解法[J];哈尔滨工业大学学报;2002年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 白永超;大型结构件运输夹具误差建模与分析[D];天津大学;2010年
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3 翟方超;研抛自由曲面专用机床嵌入式控制系统的研究[D];吉林大学;2006年
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10 刘健;在机检测系统中若干关键技术的研究[D];天津大学;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 田晓文;回轮式车床数控化改造及其数控系统的研究与设计[D];山东理工大学;2012年
2 席港港;火车轮再制造数按车床控制系统研究[D];山东理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 王艳琴;;并联机床与开放式数控系统[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
5 石毅;王玉琨;;多通用工业PC主板并行处理技术的PC+I/O开放式多轴联动数控系统的研究与开发[A];陕西省机械工程学会第九次代表大会会议论文集[C];2009年
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8 朱晓春;屈波;孙来业;汪木兰;;高速高精度开放式数控系统关键技术的研究[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年
9 张玉忠;;开放式数控系统在车床数控改造中的应用研究[A];第八届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2006年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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7 ;机械行业近期发展导向(二)[N];中国企业报;2002年
8 本报记者 王虹;机床工具从生产大国变为生产强国[N];中国机电日报;2001年
9 张敏;国家经贸委下达两项重大计划[N];中国乡镇企业报;2000年
10 季装司;二000年国家重点技术创新项目已经确定[N];科技日报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王辉;并联构型装备开放式数控系统关键技术研究与开发[D];天津大学;2009年
2 袁修华;开放式数控系统软件故障自诊断、自愈合的研究[D];吉林大学;2011年
3 刘源;开放式数控系统的构建及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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5 杜少华;开放式数控系统可重构技术研究[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2012年
6 谢红;五杆五环并联运动机床开发设计及关键技术研究[D];同济大学;2007年
7 韩霜;混联研抛机床开放式数控系统体系结构及其插补算法研究[D];吉林大学;2007年
8 石宏;3-TPS混联机床相关控制算法研究[D];东北大学;2005年
9 仓公林;基于STEP-NC数控铣削加工若干关键技术研究[D];合肥工业大学;2006年
10 赵海信;开放式数控系统软件平台实现技术的研究[D];武汉理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李隽;基于PMAC的开放式数控系统设计及应用[D];北方工业大学;2011年
2 张庆;集成制造环境下的开放式数控加工系统[D];华南理工大学;2010年
3 涂天祥;基于SoftDMC的开放式数控系统插补的研究与设计[D];华南理工大学;2010年
4 于洪宇;基于DMC运动控制器的开放式数控车床系统的研究和应用[D];沈阳工业大学;2011年
5 韩涛;基于MTC200开放式数控系统的数控齿扇插齿机改造[D];沈阳工业大学;2005年
6 苏伟;基于PMAC的开放式数控教学平台的研究[D];天津大学;2005年
7 陈哲衔;开放式数控系统通信研究与在自动换刀系统中的应用[D];华南理工大学;2010年
8 姜运涛;基于IPC的开放式数控系统及其在多功能数控铣床上的应用研究[D];沈阳工业大学;2005年
9 郭成龙;六轴义齿加工机床设计与数控技术研究[D];北方工业大学;2010年
10 王斌;基于PMAC的轧辊磨床数控系统的研究与开发[D];兰州理工大学;2005年
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