弦线跟随控制算法研究及误差分析

发布时间：2017-10-18 17:09

  本文关键词：弦线跟随控制算法研究及误差分析

  更多相关文章： 等距点 控制算法 跟随运动 误差分析 轮廓提取

【摘要】：CO2激光切割中需要同时控制激光头和冷却喷头两个控制点的位置进行加工,这两个控制点的特点是在对工件的加工过程中时刻保持在同一轨迹上,并且在一次加工中两点之间的距离保持固定不变,而现有的控制方式就不能满足这些要求。激光切割加工的机床是以两个直线轴和一个旋转轴完成加工,本论文就机床结构特点建立了工件旋转和切割头旋转两种加工模式的机床的数学模型,完成了弦线跟随控制算法的设计,给出了计算流程,本文研究了直线、圆、直线与圆弧相切的几种常见的工件轨迹情况的计算方法。要减小工件误差,需要对旋转中心定位误差及两控制点方位误差对加工轮廓形状的影响进行研究,先单独对任意一个控制点的误差状况建立了数学模型,分别推导出了两种误差源单独对控制点运动轨迹影响的方程式,并将其应用在计算机建模上,计算出带误差的运动轨迹,并在实际机床上作了验证试验。再通过对比运用此算法的两个控制点之间运动轨迹误差的不同,总结出了误差源对整个算法的影响。要验证误差影响的正确性,需要对比轮廓误差的理论值与实际值,所以采用了一种基于扫描和图像处理的工件轮廓的测量方法获取工件信息,用边缘检测的方法获得工件轮廓信息,根据文章所总结的误差方程式,采用迭代逼近的方式计算误差方向及大小的方法,与检查的结果对比,实验结果证明误差对轮廓影响的正确性。通过计算出的结果调整机床设置,从而减小这两种误差对加工过程的影响。在国产数控系统上应用了弦线跟随控制算法,并设计了相应的应用界面,并开发了参数化生成加工代码的功能,程序根据输入参数自动生成加工代码。实际加工了一款玻璃基板样品,结果与设计尺寸相符,满足设计要求,实验结果证明弦线跟随控制算法及误差分析的理论是正确的。
【关键词】：等距点 控制算法 跟随运动 误差分析 轮廓提取
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG485
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题来源、目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状综述10-11
• 1.3 本文主要研究内容11-13
• 2 数学模型及控制方法13-31
• 2.1 引言13
• 2.2 算法的特点及计算流程13-16
• 2.3 算法的两种旋转模式16
• 2.4 两种旋转模式下的常见轨迹的数学模型及控制方法16-30
• 2.5 本章总结30-31
• 3 机床结构误差的建模、仿真及实验验证31-49
• 3.1 引言31-32
• 3.2 工件旋转模式下旋转中心定位误差对加工轮廓形状的影响32-33
• 3.3 切割头旋转模式下旋转中心定位误差对加工轮廓形状的影响33-34
• 3.4 弦线两控制点方位误差对加工轮廓形状的影响34-35
• 3.5 旋转中心定位误差对轮廓轨迹的影响35-48
• 3.8 本章总结48-49
• 4 误差的标定及补偿49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 旋转中心定位误差和两控制点定位误差的标定与补偿方法49-50
• 4.3 旋转中心定位误差与两控制点定位误差并存情况的分析50-52
• 4.4 旋转中心定位误差补偿实验验证52-59
• 4.5 本章总结59-60
• 5 弦线跟随控制算法应用的开发60-65
• 5.1 参数化自动编程加工程序界面的创建60-62
• 5.2 弦线跟随控制算法有关的参数的设置选项的创建62-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录1（攻读学位期间申请的专利）69

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本文编号：1056118