面向复杂零件加工的混并联机构研究

发布时间：2017-05-11 02:00

  本文关键词：面向复杂零件加工的混并联机构研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文依据实验室现有的Delta三自由度平移并联加工机构,提出一种面向复杂零件加工的新型混并联机构构型,研制了构型中实现大转角的Omni-Wrist机构物理样机和控制系统。1.基于方位特征集理论,根据混联机构自由度分配法,提出混联机构的构型方案,对机构构型进行综合分析。通过对机构的运动学分析,建立机构的位置正逆解方程和速度方程。Maple环境下,在两驱动极限位置范围内,通过运动学正逆解得到机构实现期望任务的空间运动三维轨迹曲线、以及表达机构工作空间的三维空间包络曲面。2.基于ADAMS中虚拟样机,构建Omni-Wrist机构的几何模型及运动副约束模型,通过尺度、物理参数加载,仿真求解机构真实运动学、动力学特征,图形化描绘该机构运动学、动力学特点;验证符号求解的运动轨迹,并利用蒙特卡罗法求解机构的工作空间,为该机构物理样机的设计和控制系统的开发奠定了理论基础。3.研制了Omni-Wrist并联机构物理样机。通过确立Omni-Wrist并联机构的总体方案及装置机械结构,对机构动、静平台以及各支链的结构优化设计,结合系统的动力和传动设计要求,完成装置各部件、零件的设计、选型、制造和装配,研制了机构的物理样机。4.本文开发了一套基于Lab VIEW和PLC的Omni-Wrist机构的控制系统。采用Lab VIEW作为系统的上位机编程环境,开发了系统的控制界面,包含运动控制功能选择、数据的输入与显示和视频监控等功能子模块的开发。以西门子S7-200系列PLC作为并联机构的运动控制器,编写了该控制系统的下位机运动控制程序,实现了系统精确的位置运动控制。基于OPC技术编写了PC Access和NI Client的通讯协议,完成了系统上下位机数据通讯。
【关键词】：混联机构 方位特征集 Maple ADAMS仿真 Omni-Wrist样机 LabVIEW
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH112;TG502
【目录】：

• 摘要7-8
• abstract8-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 并联机床的研究现状12-16
• 1.1.1 国外并联机床研究现状12-15
• 1.1.2 国内并联机床研究现状15-16
• 1.2 混联机床的研究现状16-17
• 1.3 课题研究的目的、意义17-19
• 1.4 主要研究内容19-21
• 第二章 机构构型综合与运动学分析21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 基于方位特征集的机构综合分析21-26
• 2.2.1 机构拓扑结构的基本要素21-22
• 2.2.2 机构拓扑结构表示22-23
• 2.2.3 机构的方位特征集23-24
• 2.2.4 混联机构构型选择24-26
• 2.3 Omni-Wrist机构位置分析26-34
• 2.3.1 自由度分析26-27
• 2.3.2 位置正解分析27-32
• 2.3.3 位置逆解分析32-34
• 2.4 机构速度分析34-37
• 2.5 基于Maple软件的机构数学建模37-40
• 2.5.1 Maple软件介绍37
• 2.5.2 导入机构的数值方程式37-39
• 2.5.3 基于Maple软件的机构的位置分析39-40
• 2.6 本章小结40-41
• 第三章 Omni-Wrist机构设计与仿真分析41-65
• 3.1 引言41
• 3.2 机构方案设计41-47
• 3.2.1 动、静平台设计42
• 3.2.2 RSR支链设计42-43
• 3.2.3 SS支链设计43-44
• 3.2.4 传动部件选型44-47
• 3.3 虚拟样机搭建47-53
• 3.3.1 虚拟样机技术与ADAMS应用47-49
• 3.3.2 CAD模型数据的导入49-50
• 3.3.3 ADAMS参数化建模50-52
• 3.3.4 添加约束及模型检查52-53
• 3.4 机构运动仿真与分析53-62
• 3.4.1 逆向运动学仿真54-57
• 3.4.2 正向运动学仿真57-59
• 3.4.3 运动轨迹仿真59-62
• 3.5 机构动力学仿真62-64
• 3.6 本章小结64-65
• 第四章 控制系统方案与硬件设计65-76
• 4.1 引言65
• 4.2 控制系统的总方案65-66
• 4.2.1 控制系统组成65-66
• 4.2.2 控制系统的设计要求66
• 4.3 控制系统硬件设计方案66-74
• 4.3.1 控制原理图设计66-67
• 4.3.2 控制系统电源设计67
• 4.3.3 控制回路设计67-68
• 4.3.4 PLC外部电路设计68-69
• 4.3.5 交流伺服驱动系统设计69-72
• 4.3.6 角度编码器选型与配线设计72-74
• 4.4 导线的选择与校核74-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 控制系统软件设计76-86
• 5.1 引言76
• 5.2 运动控制器编程76-78
• 5.2.1 控制系统控制器76-77
• 5.2.2 控制器的选择77
• 5.2.3 控制器编程77-78
• 5.3 OPC通讯设计78-81
• 5.3.1 OPC简介78-79
• 5.3.2 通讯方案与实现79-81
• 5.4 上位软件设计与编程81-85
• 5.4.1 上位编程环境的选择81-82
• 5.4.2 界面设计82-85
• 5.5 本章小结85-86
• 第六章 总结与展望86-88
• 6.1 总结86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-91
• 附录91-99
• 附录1：PLC运动控制部分程序91-99
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文 及取得的相关科研成果99-100
• 1. 发表的学术论文99
• 2. 取得的相关科研成果99-100
• 致谢100-101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨斌久,蔡光起,赵亮,孙奕澎;三杆五自由度并联机床运动学研究[J];工具技术;2005年02期

2 吴仁涛;姜云海;左建勇;;基于LabVIEW平台的USB视频采集方法与应用[J];工业仪表与自动化装置;2011年03期

3 张圣超;佘洪波;;基于FPGA的增量式编码器接口电路的设计[J];电气技术;2014年01期

4 王立平,汪劲松;新型并联机床的研究状况及应用前景[J];航空制造技术;2004年06期

5 吴亮;高峰;李俊杰;范琳;;基于LabVIEW的通用仪器控制软件设计[J];舰船科学技术;2009年10期

6 陈文家,王洪光,房立金,赵明扬;并联机床的发展现状与展望[J];机电工程;2001年04期

7 陈学生,陈在礼,孔民秀;并联机器人研究的进展与现状[J];机器人;2002年05期

8 王敬;孙守迁;杨钟亮;;面向VC界面的视觉优化设计方法与应用[J];计算机应用;2010年S2期

9 孟祥志;蔡光起;胡明;陈旭;;三杆混联数控机床的动力学[J];机械工程学报;2006年06期

10 沈惠平;赵海彬;邓嘉鸣;孟庆梅;朱伟;杨廷力;;基于自由度分配和方位特征集的混联机器人机型设计方法及应用[J];机械工程学报;2011年23期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 曹毅;显微外科手术机器人工作空间分析与综合[D];天津大学;2004年

2 杨斌久;少自由度并联机床约束链的若干问题研究[D];东北大学;2006年

3 陈月岩;串—并混联研抛机床运动控制系统的研究[D];吉林大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 苏树朋;三相活齿传动的理论研究[D];山东大学;2005年

2 朱春霞;基于有限元的3-TPT并联机床结构特性研究[D];东北大学;2006年

3 卞洪元;基于PLC控制的工业机器人系统的研究与实现[D];东南大学;2005年

4 王以振;并联机床精度研究[D];沈阳理工大学;2009年

5 蔡晓江;混联机床并联机构运动学标定及数控加工实验研究[D];西安理工大学;2009年

6 俞聪;基于LabVIEW的电动汽车用电机测试系统设计[D];浙江大学;2014年

7 赵敏;基于LabVIEW的运动控制系统的软件设计[D];中北大学;2014年

8 周培松;激光跟踪仪多路数据同步实时采集系统设计[D];合肥工业大学;2014年

9 乔雁龙;混联机床的数控加工程序处理方法的研究及其模块的开发[D];西安理工大学;2007年

  本文关键词：面向复杂零件加工的混并联机构研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：355953