面向对象的数控机床XY工作台动态定位误差分析与建模

为研究切削力和速度共同影响下对数控机床XY工作台动态定位误差的影响规律,全面分析了XY工作台在切削力影响下的动态误差特性。建立了由滚珠丝杆组件、导轨系统、工作台台面和摩擦力等误差源所引起的动态定位误差分量精确计算模型,推导了XY工作台动态定位误差理论模型。根据其理论模型可知,切削力、运动速度和摩擦力是导致XY工作台动态定位误差的主要来源。通过对切削力下动态定位误差理论模型计算和仿真分析,验证了该理论模型的有效性,证明了切削力对工作台的动态定位误差存在影响,且在不同切削力下工作台运动速度为4mm/s时动态定位误差最小,将该速度定义为最佳运动速度。其研究结果为建立数控机床的定位误差预测与补偿模型,提高加工精度奠定了良好基础。

XY工作台六自由度误差在线测量和补偿

为提高XY工作台对应功能点的空间位置精度,提出了一种六自由度(6-DOF)误差在线测量方法,并建立了相应的误差补偿模型。采用激光干涉原理测量工作台X,Y轴方向的定位误差和Z轴方向的直线度误差,采用激光自准直原理测量工作台绕X,Y,Z轴转动的角度误差,从而实现6-DOF误差的在线测量。分析了6-DOF误差造成工作台对应功能点的空间位置误差,建立了基于阿贝原则和布莱恩原则的误差补偿模型。根据提出的测量方法,研制了一套高精度紧凑型的在位、在线6-DOF测量系统,将其应用于一台微纳米三坐标测量机的工作台上;以SIOS激光干涉仪为参考,对测量系统和误差补偿模型的有效性进行了实验验证,并评定了系统的不确定度。结果表明:经过6-DOF误差测量和补偿后,参考功能点在X,Y,Z向的最大位置误差由1.7μm,3.4μm,3μm分别减小至65 nm,81 nm,109 nm,其扩展不确定度分别为90 nm,98 nm,158 nm(k=2)。该方法和系统可被用于提高XY工作台的精度。

一种Windows环境下使用串口控制xy工作台的方法

本文研究了一种微机控制xy向工作台的方法。该方法利用微机的一个串口,控制工作台xy两个方向的运动。硬件利用串口输出控制脉冲,软件控制通过使用Microsoft提供的API函数实现。整个系统非常简单,实现也很方便。

基于小波多分辨率分析的高性能XY工作台故障诊断

针对直线电机驱动的高性能XY工作台的结构及运动特点,提出基于小波多分辨率分析与信号时域分析相融合的高性能XY工作台故障诊断方法;该方法通过分析研究高性能工作平台多工况多位置的振动信号,对信号进行小波多分辨率分解后不同尺度上的分解系数模值取平方,进行消噪处理,解决了工作台振动信号中随机噪声信号和故障特征信号混叠不易提取的难题,由获取的小波系数模值平方序列结合时域分析方法构造特征量,提取出故障信号特征。试验表明,该方法可有效地实现高性能XY工作台的故障诊断。

数控机床XY工作台动态定位误差分析与建模

为了研究不同运动速度下数控机床XY工作台动态定位误差的变化规律,详细分析了XY工作台运动速度和摩擦特性影响下的的动态定位误差来源,建立了光栅测量系统、滚珠丝杆组件、导轨系统制造、安装质量和摩擦力等误差源引起的动态定位误差分量精确计算模型,搭建了实验装置,测量了在所需运动速度下的俯仰角和偏摆角,精确计算了工作台的定位误差值,同时分析了XY工作台动态定位误差受运动速度影响的变化规律。根据实验结果可知,文章研究的数控XY工作台动态定位误差受到运动速度影响,不同运动速度下的动态定位误差不同,存在着最佳测量速度,为提高数控机床的动态加工精度和在机测量系统的测量精度打下良好的理论基础。

数控激光切割机XY工作台传动系统设计

依据激光切割技术原理及数控激光切割机的工作原理,分析了机械部分XY工作台的进给传动系统,设计了由旋转电机通过一对直齿轮传至丝杠螺母的传动系统.

基于DSP的数控XY工作台同步触发测控系统

为了验证多影响因素作用下的数控XY工作台误差补偿效果,必须设计能够实现温度、运动速度、X/Y坐标位置、标准量实时采集与同步触发的测控系统,用于补偿实验验证。介绍了能够实现工作台运动速度、温度、光栅尺与电感测微仪同步触发并实时采集的测控系统。以数控XY工作台为研究对象,采用电感测微仪为工作台位移标准量,DSP为主控芯片,搭建了实验装置进行了实时采集、同步触发和比对实验,以及测控系统测量误差和重复性误差实验。实验结果表明,所设计的测控系统可以实现预设目标,可以用于不同影响因素下的数控XY工作台位移量与标准量的实时比对,验证工作台误差补偿效果,也为后续数控机床在机测量系统误差补偿器的研制打下基础。

案例教学法在《机电一体化系统设计》课程中的应用——基于DMC5480控制的XY工作台

文章以基于DMC5480控制的XY工作台为例,着重对课程分析、案例设置、案例实施中需注意事项及教学实践与效果分析等四个环节进行阐述,以说明案例教学法在《机电一体化系统设计》课程中的成功应用。

伺服运动控制工作台精度误差分析

以XY轴十字叠加伺服运动控制工作台为例,通过观测误差现象,从电气控制系统方面分析位置式数字PID控制器的精度误差产生原因,并提出减小误差的方法和验证方法。从工作台机械系统方面,分析精度误差产生原因,提出设计和选型标准。通过几方面的技术改进提高伺服运动控制工作台的定位精度、重复精度。

晶圆工作台运动精度数据采集及处理

本文采用光栅尺、数据采集卡以及开发的测量软件建立了一个粘片机晶圆传送精度检测系统。该系统通过在运行过程中适当设置采样频率和剔除冗余数据以获得有用的数据,并经过数据处理完成工作台的送片精度测量。

面向芯片封装的冗余驱动T型XY运动系统的研制

面向芯片封装设备对高速高精度的需求,提出了一种多直线电机冗余驱动的T型XY运动系统。T型XY工作台以单直线电机作为Y轴动力源,双直线电机作为X轴动力源,并配以高分辨率、高精度的位置检测元件和控制系统,共同组成T型运动系统。叠加式的机械结构设计使得工作台尺寸小、质量轻、刚度高;多电机的冗余驱动为系统提供了更大推力以提高设备的加速度。通过扫频试验,建立了系统的实验模型,在实验模型基础上设计了控制器并进行了实验研究。该运动系统目前实现了最大速度0.65m/s,最大加速度9.25g,及微米级定位精度的性能指标,能够适应当前IC封装业发展对高速高精度的要求。

基于ADAMS的机器人自动研磨设备仿真研究

文章通过引进XY工作台,扩大了研抛系统的加工范围。建立了6自由度机器人的运动变换矩阵,并应用SolidWorks和ADAMS软件,对自动研磨设备进行了运动学仿真研究。仿真结果表明,利用由6自由度机器人和XY工作台组成的自动研磨加工设备进行研磨加工,可以获得较好的加工效果。

微电子封装设备精密定位系统的分析

根据微电子封装设备定位平台高速高精度的特点,讨论了精密定位系统中工作台的机构形式、驱动方式、运动控制器、实时检测等关键技术的现状,为研发新型微电子封装高精密定位系统提供参考。

基于小波分析的交流伺服系统摩擦特征的研究

摩擦是影响XY交流伺服工作台定位精度的重要因素。采用扭矩测量方式对交流伺服工作台的摩擦进行了研究,利用小波变换对测量信号进行多分辨率分析,从中识别出静摩擦力到动摩擦力变化过程中的特征信息。对比分析了扭矩测量方式和电流检测方式两种实验方法,结果表明,扭矩信号和伺服电流都包含了反映系统运行状态的丰富信息。与位移输出信号的对比分析表明,这两种实验方法均能有效地提取出摩擦影响的特征信息,但两者存在一定差别,充分利用这些特征可建立更有效的补偿控制模型。

直线电动机驱动系统的干扰补偿控制

直线电动机驱动的XY工作台在高速高精度数控机床中得到了广泛应用。针对摩擦力和切削力对工作台定位精度和轮廓跟踪精度的影响,提出了基于Maxwell-Slip模型的摩擦前馈补偿方案,通过构建干扰观测器对摩擦力作进一步补偿,同时,该干扰观测器能够在一定程度上补偿切削力的干扰。最终通过设计重复控制器完全消除了摩擦力和切削力干扰。在直线电动机驱动的XY工作台上对所设计的控制方案进行了实验验证,实验结果证明了所设计控制方案的有效性和可行性。

运动控制技术实验教学平台的开发

运动控制是数控加工设备和电子控制设备的关键技术,为满足现有运动控制技术实验教学需求,以XY工作台为主要结构,采用PC机+运动控制卡的控制模式,利用Visual C++2010开发了运动控制技术实验教学平台。该实验平台可以完成"直流伺服电机位置阶跃响应"、"二维插补原理及实现"、"单轴电机运动控制"等实验。本实验系统采用了模块化设计思想和工业化制造标准,具有广泛应用前景。该实验教学平台还为"卓越工程师教育培养计划"班的学生,预留了开发系统扩展功能的数据接口,以便充分发挥精英人才的自主学习和开拓创新能力。

三维虚拟现实机电设备控制仿真系统

三维虚拟现实机电设备控制仿真系统由上、下位机构成,上位机PC与下位机嵌入式系统采用RS232相连,基于MODBUS协议通信。上位机的虚拟机电设备采用Unity3D软件设计,其测控信号通过下位机I/O口映射模块与学生设计的单片机或PLC控制系统相连。以典型的XY数控工作台为例,说明控制仿真系统的设计方法。该仿真系统形成与实际设备相同或相似的编程与调试环境,改善了实验实训条件。