卡尔曼滤波在精密机床装配过程误差状态估计中的应用
本文选题:卡尔曼滤波 切入点:机床装配 出处:《西安交通大学学报》2015年12期
【摘要】:针对精密机床装配偏差控制问题,在借鉴多工位装配中薄壁件装配偏差控制方法的基础上,建立了精密机床装配过程中偏差传递的状态空间模型,并提出了一种利用卡尔曼滤波实现对装配误差进行最优估计的新方法。首先,根据机床结构建立基准传递链,将零件关键特征在基础坐标系中位姿误差定义为状态变量,引入状态空间方程描述装配过程中的偏差传递,实现对装配工艺过程的数学表达。然后,基于状态空间模型,将当前装入零件加工误差作为系统输入误差,以当前装配步的测量结果为观测值,通过卡尔曼滤波计算装配误差最优估计值以及相应协方差矩阵,实现装配过程中装配误差的估计。最后,应用该方法对精密坐标镗床装配过程进行计算,结果表明:与传统公差分析计算方差相比,经过卡尔曼滤波计算得到最终装配状态估计误差的方差减小了63%,说明该方法用于评价装配过程中偏差累积是有效的,能为优化装配工艺和机床装配调整工艺提供有效指导。
[Abstract]:Aiming at the problem of assembly deviation control of precision machine tools, the state space model of deviation transfer in assembly process of precision machine tools is established on the basis of drawing lessons from the deviation control method of thin-walled parts in multi-station assembly. A new method for optimal estimation of assembly error using Kalman filter is proposed. Firstly, the reference transfer chain is established according to the structure of machine tool, and the position and pose error of the key feature of the part is defined as the state variable in the basic coordinate system. The state space equation is introduced to describe the deviation transfer in the assembly process, and the mathematical expression of the assembly process is realized. Then, based on the state space model, the machining error of the current loading parts is regarded as the system input error. Based on the measurement results of the current assembly step, the optimal estimation of assembly error and the corresponding covariance matrix are calculated by Kalman filter. Finally, the assembly error is estimated in the assembly process. The method is used to calculate the assembly process of precision coordinate boring machine. The results show that compared with the traditional tolerance analysis and calculation variance, The variance of the final assembly state estimation error is reduced by 63 by Kalman filter calculation, which shows that the method is effective in evaluating the accumulation of errors in the assembly process, and can provide effective guidance for the optimization of assembly process and the assembly adjustment process of machine tools.
【作者单位】: 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室;
【基金】:国家高技术研究发展计划资助项目(2012AA040701)
【分类号】:TG502;TG95
【参考文献】
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1 粟时平,李圣怡,王贵林;多轴数控机床的通用运动学综合空间误差模型[J];国防科技大学学报;2001年04期
2 何博侠;张志胜;戴敏;史金飞;;机械装配过程的偏差传递建模理论[J];机械工程学报;2008年12期
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1 粟时平;多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
【共引文献】
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1 吴文进;汪洪波;查长礼;陈世军;;基于LPC2114三轴数控机床误差补偿技术研究[J];常熟理工学院学报;2012年02期
2 刘博;叶东;车仁生;;火箭喷管三维运动测试的校准装置及误差分析[J];光学精密工程;2009年07期
3 张东旭;杨平;杨峰;王詹帅;谢银辉;郭隐彪;;基于多体系统理论的精密检测平台空间误差建模与补偿[J];兵工学报;2014年04期
4 丁晨;郭建国;周军;王国庆;;面向制导律设计的目标信息估计方法研究[J];电子设计工程;2014年14期
5 张婷玉;金鑫;张之敬;叶鑫;;Variation analysis ofprecision mechanical assembly consideringform errors and local deformation[J];Journal of Beijing Institute of Technology;2014年03期
6 刘晓东;蒋睿;;分数阶Kalman滤波算法回溯长度选择方法研究[J];电子测量与仪器学报;2015年01期
7 褚宁;张为民;;基于模式搜索法的数控机床空间误差溯源[J];中国工程机械学报;2015年03期
8 张恩忠;赵继;冀世军;林洁琼;李刚;;光学自由曲面研抛机床的综合误差建模与补偿[J];光学精密工程;2015年06期
9 赵辉;赵斌;卢晓东;周军;;激光驾束制导导弹抗侧风作用控制方法[J];飞行力学;2015年05期
10 黄剑波;郑黎明;;母光栅刻划设备运动平台机械误差分析[J];长春理工大学学报(自然科学版);2015年05期
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1 施浒立;赵彦;;误差设计新理念与方法[A];中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C];2007年
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1 陈诚;θFXZ型坐标测量机结构分析与驱动系统热误差模型的研究[D];天津大学;2010年
2 王文明;深海管道位姿测量系统的研制及相关理论研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 吉日嘎兰图;光栅刻刀结构设计与刃口取向方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
4 郭建烨;三杆少自由度混联机床精度分析及相关问题的研究[D];东北大学;2009年
5 刘润爱;零传动滚齿机关键技术研究与应用[D];重庆大学;2006年
6 黄强;零传动滚齿机精度控制及颤振抑制技术研究[D];重庆大学;2008年
7 李茂盛;五轴联动电火花加工机床及其复杂电极预装系统的研制[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李鹏;加工中心在机复合式检测系统的关键技术研究[D];大连海事大学;2012年
9 周思杭;产品装配质量设计、预测与控制理论、方法及其应用[D];浙江大学;2013年
10 李天箭;超精密机床多尺度集成设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
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2 刘海阳;数控螺旋锥齿轮磨齿机在线测量系统的测量精度分析[D];中南大学;2011年
3 王建明;数控机床伺服特性对机床精度的影响研究[D];西南交通大学;2011年
4 付璇;VMC650m五轴数控机床几何误差测量与辨识方法的研究[D];西南交通大学;2011年
5 徐聪恩;V棱镜折射仪的智能化研究[D];中国计量科学研究院;2011年
6 刘刚;重型数控机床大惯量部件运动误差建模与仿真技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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8 刘金超;基于多体运动学的超重型数控机床精度保持可靠性研究[D];燕山大学;2011年
9 解亚非;TK6932超重型数控落地铣镗床主轴箱精度预测模型研究[D];燕山大学;2011年
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【二级参考文献】
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1 朴喜载,金永三;机床和半导体制造设备的精密测量技术(Ⅰ)——利用机动球杆的三维空间误差评价技术[J];传感器世界;2000年01期
2 李圣怡,戴一帆,彭小强;超精密加工机床及其新技术发展[J];国防科技大学学报;2000年02期
3 王宪平,李圣怡;直线度误差分离方法的误差分析[J];国防科技大学学报;2000年03期
4 朱建忠,李圣怡,黄凯;超精密机床变分法精度分析及其应用[J];国防科技大学学报;1997年02期
5 高赛,曾理江,殷纯永,郑力,叶佩青;基于单光束干涉仪的机床主轴热误差实时测量[J];计量学报;2001年01期
6 杨建国,潘志宏,薛秉源;数控双主轴车床几何和热误差综合数学模型及实时补偿[J];机械设计与研究;1998年01期
7 杨建国,潘志宏,薛秉源;数控机床几何和热误差综合的运动学建模[J];机械设计与制造;1998年05期
8 马锡琪,,邓晓京;数控机床三维运动误差的测量技术及其评价方法[J];机械科学与技术;1994年04期
9 周传宏,孙健利;滚动直线导轨副运动精度研究[J];机械设计;1998年04期
10 杨庆东,Van Den Bergh C,Venherck P ,KruthJP;神经网络补偿机床热变形误差的机器学习技术[J];机械工程学报;2000年01期
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1 于振涛;;装配过程中零部件的清洗和清理[J];轻工科技;2012年09期
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3 朱怡心;乔立红;Nabil Anwer;;基于本体的装配过程几何仿真框架[J];计算机集成制造系统;2013年05期
4 张根保;钱宝明;柳剑;李冬英;彭露;;基于灰色广义随机Petri网的产品装配过程可靠性建模与分析[J];中国机械工程;2014年11期
5 万峰;刘检华;宁汝新;庄存波;;面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技术[J];计算机集成制造系统;2013年04期
6 王雪平;蒋增强;葛茂根;扈静;;装配过程资源的CPN建模与仿真技术研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2011年01期
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8 李章锦;刘检华;唐承统;庄存波;;面向复杂产品离散装配过程的电子看板系统实现与应用[J];计算机集成制造系统;2014年02期
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1 吕希胜;史海波;尚文利;;基于事件驱动的离散装配过程建模方法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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3 王冠军;杨玉峰;南善岭;徐建霞;李银海;吕广伟;;浅析产品装配过程工装设计[A];第四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2007年
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1 王雪平;面向装配过程的制造资源可视化管理技术研究[D];合肥工业大学;2010年
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8 蒋琴仙;数字化产品基本装配过程及关键匹配要素的研究[D];南京理工大学;2002年
9 孙雪娇;基于SPC的装配过程质量监控系统研究[D];北京交通大学;2015年
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本文编号:1677094
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