基于并联机构的3D打印关键技术研究

发布时间：2017-05-11 13:04

  本文关键词：基于并联机构的3D打印关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：3D打印技术在全球的家电、汽车、航空、船舶工业、机械制造、医疗等领域已经得到了较为广泛的应用,是一种新兴的高科技技术,综合了计算机技术、激光技术、化学、材料科学以及结构学等多方面的技术和知识,使产品的获得更加快捷方便。本文以3D打印机机械本体—3-P[2-SS]并联机构为研究对象,对该机构进行了运动学分析、误差建模、运动学标定并设计制作样机进行了实验研究。本文首先基于3-P[2-SS]并联机构和熔融层积成型技术理论设计并研发了三维打印机样机,在此基础上,详细分析并阐述了样机的打印原理、系统组成(即机械系统、软硬件控制系统)、打印材料的选择以及三维打印工艺流程,为后续研究奠定基础。以3D打印机机械本体—3-P[2-SS]并联机构为研究对象,基于螺旋理论对该机构的自由度进行分析,给出其自由度数目及运动性质,然后对此机构的运动学正反解以及速度进行了分析,建立了位移及速度正、逆向运动学方程,并借助ADAMS分析软件对相应的分析结果进行了仿真验证,为后续机构误差建模提供依据。根据3-P[2-SS]并联机构的结构特点,利用空间矢量链分析方法建立了末端执行器的位姿误差与几何误差源之间的映射模型,利用误差分离技术对影响末端执行器的位置误差和姿态误差的几何误差源进行了分离,在此基础上,进行了误差参数模型简化,建立了简化参数误差标定坐标系、误差传递的正反解模型,并对误差参数辨识及补偿进行了理论分析,得到误差参数辨识模型。最后,在简化误差参数模型的基础上,借助激光跟踪仪,对样机进行了重复定位精度以及运动学标定实验研究,完成了参数辨识和误差补偿,提高了工作性能。
【关键词】：3D打印机 并联机构 运动学 误差 标定
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH112;TP391.73
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 概述10
• 1.2 3D打印技术的发展现状10-12
• 1.2.1 国外现状10-11
• 1.2.2 国内现状11-12
• 1.3 3D打印技术的现有成就12-13
• 1.4 3D打印机需改进的问题13-14
• 1.5 3D打印机的机构性能要求及适用机构14-17
• 1.5.13D打印机机构性能要求14-16
• 1.5.2 适用于3D打印机的机构16-17
• 1.6 课题的研究意义及论文的研究内容17-19
• 第2章 基于并联机构的FDM三维打印机设计19-36
• 2.1 FDM三维打印机的原理19
• 2.2 基于并联机构的FDM三维打印机的系统组成19-30
• 2.2.1 机械系统20-24
• 2.2.2 硬件控制系统24-27
• 2.2.3 软件控制系统27-30
• 2.3 打印材料的选择30-31
• 2.4 三维打印工艺流程31-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 3D打印机结构本体的运动学分析36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 3-P[2-SS]并联机构的自由度分析36-38
• 3.2.1 坐标系建立36
• 3.2.2 4S平行杆环自由度分析36-38
• 3.2.3 3-P[2-SS]并联机构自由度分析38
• 3.3 3D打印机结构本体的运动学正反解分析38-41
• 3.3.1 运动学反解分析38-40
• 3.3.2 运动学正解分析40-41
• 3.4 3-P[2-SS]并联机构的速度分析41-43
• 3.5 3-P[2-SS]并联机构运动学仿真43-49
• 3.5.13-P[2-SS]并联机构模型建立43
• 3.5.2 添加运动副与驱动43-44
• 3.5.3 建立驱动函数44-46
• 3.5.4 仿真结果分析46-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 误差建模及标定方法研究50-64
• 4.1 引言50
• 4.2 误差模型的建立50-53
• 4.2.1 几何误差源分析50-51
• 4.2.2 误差映射模型的建立51-53
• 4.3 分离误差源53-54
• 4.3.1 姿态误差计算模型53-54
• 4.3.2 位置精度计算模型54
• 4.4 简化误差参数建模54-62
• 4.4.1 简化误差参数模型的前提55
• 4.4.2 建立误差标定坐标系55-56
• 4.4.3 简化参数误差逆解模型56
• 4.4.4 简化参数误差正解模型56-58
• 4.4.5 计算机仿真58-60
• 4.4.6 简化参数误差摄动模型60-61
• 4.4.7 参数辨识及误差补偿61-62
• 4.5 本章小结62-64
• 第5章 运动学标定实验64-70
• 5.1 引言64
• 5.2 运动学标定实验64-69
• 5.2.1 3-P[2-SS]并联机器人重复定位精度检测65-66
• 5.2.2 3-P[2-SS]并联机构参数辨识及误差补偿66-69
• 5.3 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 附录75-82
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果82-83
• 致谢83-84
• 作者简介84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 闫彬彬;唐波;;三维打印技术应用现状及前景展望[J];当代经济;2013年09期

2 贾敏;;基于国内外现状分析南京市3D打印产业的发展方向[J];改革与开放;2013年05期

3 李红兵;;3D打印技术的发展现状及前景分析[J];安徽科技;2013年09期

4 潘慧;;广州迈普:生物3D打印领域的领头羊[J];广东科技;2014年15期

5 陈步庆,林柳兰,陆齐,胡庆夕;三维打印技术及系统研究[J];机电一体化;2005年04期

6 刘红军,龚民,赵明扬;一种四自由度并联机构的误差分析及其标定补偿[J];机器人;2005年01期

7 郭卫东,张玉茹,陈五一;3PSS并联机构的运动轨迹规划与仿真[J];机械设计与研究;2004年01期

8 李利,常德功;三叉杆式万向联轴器移动副运动参数的误差分析[J];机械工程师;2004年10期

9 唐国宝,黄田;Delta并联机构精度标定方法研究[J];机械工程学报;2003年08期

10 王金栋;郭俊杰;费致根;邓玉芬;;基于激光跟踪仪的数控机床几何误差辨识方法[J];机械工程学报;2011年14期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李永泉;球面2-DOF并联机构的理论分析与实验研究[D];燕山大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 樊皓;数控机床加工过程综合误差分析[D];河南科技大学;2012年

2 曾奇;Delta并联机器人运动学标定[D];广东工业大学;2014年

  本文关键词：基于并联机构的3D打印关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：357287