3-PUU并联坐标测量机控制系统研究

发布时间：2017-07-15 11:13

  本文关键词：3-PUU并联坐标测量机控制系统研究

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【摘要】：坐标测量机广泛的应用在机床加工,航空航天,机器人等领域。在本文所研究基于3-PUU并联机构原理的坐标测量机,只需一根长光栅、一条精密导轨即可实现三维空间精密测量的坐标测量机。该机构能够实现三维空间内的移动,有利于建立符合实际工件测量的正交坐标系,同时,该机构的测量模型以及误差模型简单,从而使得系统控制简便,软件精度补偿方便可行。通过分析3-PUU并联坐标测量机的工作原理,利用解析法建立了测量机的运动学正反解模型；在测量机正反解模型的基础上,分析了测量机的工作空间。利用测量机的运动学位置反解模型,得到了其Jacobian矩阵的表达式,在此基础上,通过Jacobian矩阵求出了该坐标测量机的奇异位形,完成了奇异性的分析,基于运动学模型的控制方法完成了动平台的轨迹规划；通过对测量机功能的分析,搭建基于数据采集卡和运动控制卡组成的控制采集系统,完成了控制电路的设计,并且通过对数据采集卡和运动控制卡进行软件编程,实现了手柄信号的采集、电机的控制、数据处理与显示、安全防护等所需的功能。
【关键词】：并联机构 坐标测量机 运动学分析 控制系统
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH721
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 一、绪论14-20
• 1.1 串联三坐标测量机14-15
• 1.2 并联三坐标测量机15-18
• 1.2.1 并联机构的国内外现状15-16
• 1.2.2 并联坐标测量机的国内外现状16-18
• 1.2.3 并联坐标测量机的特点18
• 1.3 课题来源及研究意义18-19
• 1.3.1 课题来源18
• 1.3.2 研究意义18-19
• 1.4 研究内容19-20
• 二、3-PUU并联坐标测量机相关基础理论的研究20-36
• 2.1 并联坐标测量机的基本结构和工作原理20-21
• 2.2 3-PUU并联坐标测量机的位置分析21-25
• 2.2.1 并联机构位置分析的基本方法21-22
• 2.2.2 坐标测量机的位置正解模型22-25
• 2.2.3 坐标测量机的位置反解模型25
• 2.3 3-PUU并联坐标测量机的工作空间分析25-28
• 2.3.1 并联机构工作空间概述25-26
• 2.3.2 并联机构工作空间分析的基本方法26
• 2.3.3 坐标测量机的工作空间分析26-28
• 2.4 3-PUU并联坐标测量机的奇异性分析28-31
• 2.4.1 并联机构奇异性概述28-29
• 2.4.2 奇异性分析的方法29
• 2.4.3 并联坐标测量机的Jacobian矩阵29-30
• 2.4.4 并联坐标测量机奇异位形的求解30-31
• 2.5 测量机控制策略的选择和轨迹规划31-35
• 2.5.1 并联坐标测量机控制策略的选择31-32
• 2.5.2 并联坐标测量机的轨迹规划和计算机仿真32-35
• 2.6 本章小结35-36
• 三、控制电路设计36-52
• 3.1 系统的总体设计36
• 3.2 控制杆与数据采集卡36-38
• 3.3 运动控制卡38-41
• 3.3.1 ADT-8948A1的基本功能38-40
• 3.3.2 ADT-8948A1的线号说明40-41
• 3.4 步进电机与步进电机驱动器41-42
• 3.5 测量系统42-43
• 3.6 安全防护43-46
• 3.7 电源系统46-47
• 3.8 控制电路连接图47-49
• 3.9 控制电路的搭建49-51
• 3.10 本章小结51-52
• 四、软件系统设计52-62
• 4.1 系统的总体设计52-53
• 4.1.1 软件系统要实现的功能52
• 4.1.2 软件系统的总体规划52-53
• 4.2 系统的初始化53-55
• 4.3 手柄信号的采集55
• 4.4 电机运动控制55-57
• 4.5 测头空间坐标的实时显示与目标点的锁存57-59
• 4.5.1 坐标点的实时显示57
• 4.5.2 目标点坐标的锁存57-59
• 4.6 自动回原点以及限位功能的实现59-60
• 4.7 软件界面设计60-61
• 4.8 本章小结61-62
• 五、总结与展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 胡鹏浩;张建坤;马晓庆;费业泰;;3-PUU并联测量机滑块运动误差分析[J];机械工程学报;2015年18期

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3 黄秀琴;辛秀梅;沈惠平;杨廷力;;一种新型3自由度并联机构的设计和运动学分析[J];机械设计;2010年07期

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本文编号：543592