齿条拉削机床精确送料控制研究

发布时间：2017-08-16 05:10

  本文关键词：齿条拉削机床精确送料控制研究

  更多相关文章： 送料系统 机械手 几何误差 误差补偿 粒子群

【摘要】：机械手协同送料系统的引入进一步提高了拉床的加工效率并降低了人工成本,但由于机械手及其他送料系统中的机构存在静态与动态误差,从而降低了工件在夹具中的定位精度,进而直接影响工件的加工精度。基于这些必要性,本文主要针对机械手协同拉削装备的多源误差模型及其补偿技术进行了研究,并在工件送料误差预测模型的基础上提出了一种基于改进的粒子群算法的误差补偿控制策略。本文针对机械手协同的拉削装备,对拉削系统的机械组成及其工作原理进行了介绍,完成了对电气控制系统的设计;其次根据机械手协同送料系统的运动和力学特性建立了由系统各部分组成误差数学模型;然后根据改进的粒子群算法,设计了IPSO最优误差补偿控制器;最后将该控制器应用于机械手的控制系统设计中完成了试验验证。第1章介绍了有关机械手协同拉削装备的背景和意义及其相关关键技术的国内外的发展研究现状。第2章主要介绍了机械手协同拉削装备的系统组成及其性能指标,展示了拉削装备的机械结构,并着重说明了电气系统的设计搭建。其中主要包括供配电设计,PLC模块的选型及配置,伺服系统选型及搭建和ABB机械手通讯系统的搭建。第3章首先根据机械手结构设置D-H坐标系,并且通过连续齐次坐标变换推导出机械手末端TCP运动学模型。首先针对各机械手部件的制造、装配与控制等静态误差与杆件的弹性变形误差,推导出关于各自由度运动参数误差的TCP定位误差模型;其次根据滚珠与丝杠滚道的接触模型建立了丝杠的接触形变误差模型;然后根据工件在夹具中的受力情况得到工件的弯曲误差;最后综合上述误差来源,构成机械手协同拉削送料的多误差模型。第4章基于第3章中建立的多误差模型引入改进的粒子群控制算法理论,通过寻优迭代得出机械手误差补偿的最优方案。将IPSO算法所得结果作为机械手控制器的输入,从而实现对拉削送料系统综合误差的控制补偿,通过试验验证了该误差补偿控制系统的有效性。第5章针对本文所做的工作内容进行了总结与分析,并对今后机械手协同的拉削误差补偿控制系统的研究方向进行了展望。
【关键词】：送料系统 机械手 几何误差 误差补偿 粒子群
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG57;TP241
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题的背景和意义10-11
• 1.2 相关技术国内外研究现状11-13
• 1.2.1 机械手协同送料误差来源及补偿技术的研究现状11-13
• 1.2.2 机械手位姿误差检测技术的研究现状13
• 1.3 论文研究内容和结构13-15
• 第2章 齿条拉削机床精确送料系统设计15-29
• 2.1 拉削送料系统工作原理和性能指标15-17
• 2.1.1 系统组成和工作原理15-16
• 2.1.2 性能指标16-17
• 2.2 拉削送料系统的机械系统设计17-19
• 2.2.1 工件夹紧机构设计17-18
• 2.2.2 工件末端位置检测机构18-19
• 2.2.3 夹具滑台送退料机构19
• 2.3 拉削送料系统的电气设计19-28
• 2.3.1 系统供配电设计19-20
• 2.3.2 控制系统设计20-21
• 2.3.3 PLC模块设计21-23
• 2.3.4 元器件选型23-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 精确送料系统的误差建模29-50
• 3.1 自动送料系统误差来源分析29
• 3.2 机械手TCP位姿误差分析29-43
• 3.2.1 位姿描述与坐标系齐次变换30-31
• 3.2.2 机械手TCP运动学模型31-33
• 3.2.3 机械手TCP静态误差模型33-39
• 3.2.4 机械手TCP动态误差模型39-43
• 3.3 工件进退料滑台运动误差43-48
• 3.3.1 考虑几何误差的滚珠丝杠接触形变协调模型43-45
• 3.3.2 滚珠丝杠副Hertz接触形变模型45-48
• 3.4 工件夹持挠度误差分析48
• 3.5 多误差来源综合48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 拉削系统送料误差补偿策略研究50-63
• 4.1 拉削送料系统IPSO误差补偿控制策略分析50-51
• 4.2 机械手误差补偿控制策略设计51-54
• 4.2.1 参数粒子化53
• 4.2.2 优化评价函数选取53
• 4.2.3 粒子群中粒子的位置初始化53-54
• 4.2.4 粒子位置更新54
• 4.2.5 局部最优与全局最优选取54
• 4.3 拉削系统误差补偿试验研究54-61
• 4.3.1 控制系统软件设计54-56
• （1）PLC控制程序设计54-55
• （2）上位机数据采集程序55-56
• 4.3.2 试验分析56-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第5章 总结和展望63-65
• 5.1 工作总结63-64
• 5.2 工作展望64-65
• 参考文献65-69
• 附录一 硕士在读期间参加的科研项目69-70
• 附录二 粒子群算法控制系统部分功能块程序摘要70-74

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本文编号：681564