3自由度并联坐标测量机运动学参数标定与计算机仿真

首先对3自由度并联坐标测量机的组成结构及工作原理进行了介绍,然后针对该坐标测量机的运动特点,提出了一种基于逐次逼近算法的运动学参数标定方法,并利用该方法对所研究的并联坐标测量机的22个主要运动学参数进行了辨识,最后通过计算机仿真,对辨识结果进行了验证,从而为提高该坐标测量机的测量精度奠定了理论基础。

整体叶盘测量机参数标定的关键技术

为解决整体叶盘生产过程中原位检测的问题,设计了专用的关节臂式坐标测量机.该测量机采用具有直线-直线-旋转运动的结构形式,在有限的运动空间内实现了较大范围的测量,满足了测量需求.为标定测量机直行轴与旋转轴之间的平行度误差,提出用平台和方尺作为水平面和铅垂面的实物体现的标定方法,该方法简便易行.经过标定与误差补偿,测量机的测量不确定度小于0.01 mm,符合设计要求.标定结果良好的重复性证明了该方法的正确性.

坐标测量机的新发展——并联运动机构坐标测量机

从空间机构学的角度出发 ,可将坐标测量机分为串联机构坐标测量机和并联机坐标测量机两大类。由于并联机构坐标测量机测量精度高 ,测头位姿灵活 ,同时又具有“硬件”简单 ,“软件”复杂的特点 ,因而 ,正在成为坐标测量机领域研究的新热点。文章首先分析了普通笛卡尔串联机构坐标测量机的发展现状及存在问题 ,然后介绍了并联机构坐标测量机的结构及特点 ,并对国内外有关并联运动机构理论及其在坐标测量机领域的研究现状与发展趋势进行了综述 ,最后 ,对并联机构坐标测量机研究过程中应注意的主要问题进行了探讨。

三自由度并联机构坐标测量机及其虚拟原型研究

介绍三自由度并联机构坐标测量机的结构、特点及工作原理 ,建立了该坐标测量机的测量模型 ,讨论了测量空间的计算方法 ,并对计算机仿真结果进行了分析。在 Windows95开发环境下 ,通过 Visual C+ + 5.0调用Open GL图形库中的函数 ,对并联坐标测量机的虚拟原型进行了参数化三维建模与仿真 ,从而为真实样机的制作奠定了基础。

并联六坐标测量机的工作空间及其仿真研究

介绍了并联坐标测量机的特点 ,分析了影响并联坐标测量机工作空间的主要因素 ,推导出并联杆长度、运动副转角、并联杆干涉和结构限制等的约束条件。采用一维搜索方法确定了工作空间的边界并推导出其体积公式 ,明确了增大工作空间的途径是增大运动副转角和并联杆行程。

ADAMS环境下并联坐标测量机运动分析与仿真

并联机构的运动学分析即是求解并联机构的输入与输出构件的位移、速度、加速度之间的关系。文章以基于Stewart平台的六自由度并联机构坐标测量机为研究对象,在ADAMS软件环境下建立了六自由度并联坐标测量机的虚拟样机模型,然后基于虚拟样机对所研究的并联坐标测量机进行了运动学仿真。通过软件仿真,可以对并联坐标测量机各种运动性能产生直观的了解,从而为并联坐标测量机的设计与开发提供软件验证方法,为建立物理样机打下坚实的基础。同时利用虚拟样机技术还可以大大简化并联坐标测量机的运动学逆解和正解,为进一步对并联坐标测量机的系统优化创造了有利条件。

并联六坐标测量机的研究

介绍了开发并联坐标测量机的意义。讨论了可实现六坐标运动的各种并联机构 ,确定以演化的Stew art平台作为并联六坐标测量机的结构 ,并按空间闭环机构对其进行了自由度分析。介绍了并联六坐标测量机的工作原理 ,设计了控制与测量系统。

虚拟环境下并联坐标测量机几何建模与运动仿真

与普通直角型坐标测量机相比,并联坐标测量机具有结构简单、测量精度高、测头位姿灵活等一系列优点。但因该坐标测量机的驱动参量与测头输出位姿之间的非线性对应关系,致使其实体样机的设计工作变得十分复杂。该文以3-RPS型三自由度并联机构坐标测量机为研究对象,在虚拟环境下对其进行了三维实体造型和运动过程仿真,从而为新型坐标测量机实体样机的开发奠定了理论基础。

并联六坐标测量机测量模型的研究

建立和求解并联坐标测量机的测量模型是并联机构位置分析的正解问题 ,是其工作空间、控制算法和测量精度等研究的基础。为降低建立和求解测量模型的难度 ,设计了演化Stewart平台型的并联六坐标测量机 ,介绍了其特点。建立了推导测量模型的坐标系 ,按空间并联机构理论 ,采用等效机构法获得了测量模型的解析解。利用Matlab语言编制程序求解测量模型 ,得到了不同初始条件下测量模型的数值解。通过位置反解检验仿真结果 ,证明了测量模型的正确性。

并联六坐标测量机工作空间的确定

介绍了并联坐标测量机的优点及所设计的并联六坐标测量机。分析了影响工作空间的主要因素 ,推导出并联杆长度、运动副转角、并联杆干涉和结构限制等的约束条件。采用一维搜索的方法确定出工作空间的边界 。

并联六坐标测量机的虚拟样机

并联坐标测量机是一种新类型的坐标测量机,它模拟多足生物的运动形式。由于运动的复杂性,只凭计算数据很难直观、准确地判断测头的位置和姿态,必须通过虚拟样机模拟并联坐标测量机的作业过程。在Win dows2000环境下,通过VC++调用OpenGL函数,对测量机的各部分零件进行实体造型,并按照零件间的装配关系进行实体装配,获得坐标测量机的三维仿真图,再与运动学位置分析的正解模型和反解模型相结合,开发出能实时运动的三维并联六坐标测量机的虚拟样机,实现高效率、低成本的仿真作业。经测试证明,该系统运行可靠,效果逼真,为研制真实样机提供了手段。

基于UG的串并联机构坐标测量机虚拟样机设计与仿真

针对一种串并联机构坐标测量机进行机构分析,进而基于UG建立测量机虚拟样机,在UG下实现了坐标测量机的运动仿真,得到了测量机精确的运动数据及工作空间。

并联坐标测量机建模理论及其虚拟原型设计

并联运动机构具有结构刚性大、运动速度高、误差不叠加等独特特性 ,因而若将其应用于坐标测量机中 ,将有可能使坐标测量机的测量精度及测量效率等综合性能得到很大程度的改善。本文首先介绍了一种基于并联运动机构的新型坐标测量机的结构、特点及工作原理 ,然后建立了该坐标测量机的测量模型 ,最后 ,在Windows98(WindowsNT)开发环境下 ,通过VC + + 6 .0调用OpenGL图形库中的图形函数 ,对该坐标测量机的虚拟原型进行了参数化三维建模与仿真 。

6-DOF并联坐标测量机结构参数的识别与修正

首先对6-DOF并联机构坐标测量机的组成结构及工作原理进行了介绍,然后针对该坐标测量机的运动特点,提出了一种基于逐次逼近算法的结构参数识别与修正方法。该方法以最小二乘逐次逼近算法为基础,以寻找6自由度并联机构坐标测量机的43个主要结构参数为目的。文中对所提算法的求解过程进行了详细的论述,并通过计算机仿真计算,对结构参数的识别与修正结果进行了验证。仿真结果表明,所提出的逐次逼近算法能够充分利用目标函数值的信息,优化搜索过程具有较强的方向性和目标性,且收敛速度较快。采用该方法对6自由度并联机构坐标测量机的结构参数进行识别与修正以后,可使该坐标测量机的测量精度得到明显改善。

并联坐标测量机神经网络滑模控制

研究了6-TPS型并联坐标测量机的基于RBF神经网络的直接自适应滑模控制方法。根据测量机的系统动力学模型特点,基于Lyapunov函数的综合设计方法和滑模控制理论,利用RBF神经网络与自适应技术相结合,设计了一种控制律,然后利用MATLAB进行了系统控制仿真。结果表明,测量机在有周期干扰的情况下,采用这种直接自适应神经网络滑模控制方法达到了较高的控制精度,其闭环系统具有较强的自适应性和鲁棒稳定性。

3-PSS并联机构正解及其在坐标测量机中的应用

针对传统坐标测量机和关节臂测量机存在的技术局限,基于3-PSS并联机构原理,提出了只需一只长光栅、一条精密导轨即可实现三维空间精密测量的坐标测量机,并研究了测量系统的测量模型、测量误差模型及并联机构误差平均效应。根据并联机构基本理论建立了测量机的六杆测量模型,在此基础上进行了杆长制造、装配误差和光栅读数误差的理论分析。然后,从理论上展示和说明了并联机构存在误差平均效应的数学本质和依据。最后,介绍了样机的设计及制造,并给出初步的实验结果。在没有进行误差修正和系统标定的前提下,该样机在X,Y,Z3个坐标方向上的测量误差分别为0.029mm,0.045mm和0.058mm。得到的结果可指导新样机的优化设计。

基于串并联坐标测量机器人虚拟样机研究

基于UG建立串并联坐标测量机器人的虚拟样机,在UG下实现了坐标测量机的运动仿真,得到了测量机的运动仿真数据及工作空间。在ADAMS下对机构进行运动学正解与逆解的计算以及动力性能的分析。

基于粒子群算法的6-DOF并联坐标测量机的测量建模

依据并联机构的位置反解模型,给出了求解6-DOF并联坐标测量机位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法(PSO)对该优化问题进行了求解,由此可将复杂的并联坐标测量机测量建模问题转换为优化问题,从而求得位置正解。仿真结果表明:80个粒子大约经过55次的迭代运算后,收敛精度可达到0.5μm,平均运行时间约为3 s。粒子群算法应用于并联坐标测量机测量建模与求解,可获得较高的计算速度和计算精度。

并联坐标测量机的结构优化

基于3-PUU并联机构原理,提出一种只需一根光栅,一对精密导轨即可实现三维空间精密测量的坐标测量机。在研制的第一台被动运动型样机的基础上,对其结构参数进行优化设计并重新研制了一款主动运动型样机。首先,依据正解运动学模型和测量空间最大化原则确定了主要部件的尺寸和位置参数;然后,对铰链的位姿进行重新设计和布置,以保证仪器的测量空间。最后,根据测量机的运动特性和参数,对其关键部件的形变进行分析计算,以便控制和减小形变对仪器精度的影响。与第一台样机相比,新样机的测量空间达到了1 050mm×535mm×426mm,在x、y、z方向上测量范围分别扩大了92%、134%和113%;样机的力学性能进一步得到了提高。

基于OpenCasCade的虚拟三坐标测量机碰撞检测方法

为了解决三坐标测量机测量过程中可能出现的碰撞问题,提出将虚拟空间与实际空间相结合的防碰撞方法,同时提出一种基于OpenCasCade(OCC)的快速、准确的虚拟空间碰撞检测方法.防碰撞方法在虚拟空间中建立与实际空间具有一一对应关系的虚拟模型,从而在计算机向三坐标测量机发送运动指令时先在虚拟空间中检测该指令是否会造成碰撞,将有碰撞的指令修改为无碰撞的安全指令输出,以达到防碰撞的目的.根据OCC建模的特点,可以将虚拟空间碰撞检测方法分为2步,第1步利用包围盒法快速剔除不可能碰撞的部分,第2步利用三角面片相交检测法进行较为精确的碰撞检测.为了提高速度,利用OpenMP将碰撞检测程序的计算并行化.相关的碰撞检测实验验证了该碰撞检测方法的可行性,并根据记录的数据对碰撞检测时间和精度进行了分析,证明该碰撞检测方法具有一定的实用价值.