● 摘要
并联机床的精度是影响其工程应用的主要因素,而机床的标定是提高精度的重要手段,本文以北京航空航天大学研制的三台并联机床为研究对象,提出一种标定方法,完成了三台不同结构并联机床的标定。论文具体研究内容如下:本文首先研究了并联机床的测量方法,通过介绍传统数控机床的误差测量和精度评价方法,说明了并联机床也可采用激光干涉仪和球杆仪等测量仪器进行测量;介绍了激光跟踪仪的测量原理和应用于并联机床的标定时的测量方案,介绍了激光干涉仪的原理和用于并联机床线性误差测量时的测量方案,并分析了激光干涉仪测量时可能的测量误差及其避免方法。依据序列法原理提出对并联机床进行标定的方案,采用激光跟踪仪进行测量,完成了对3PSS三自由度平动并联机床的标定,得到了机床的铰链位置、杆长、转轴向量等参数并得出各部件的位置及几何误差值;用矢量链的方法建立机床的误差模型,得到对动平台的位置误差和姿态误差有影响的误差源;提出修正机床运动轨迹的方法补偿机床误差,根据标定出的误差代入模型完成补偿,用计算机仿真了补偿效果,验证了标定和补偿方法的有效性。对6SPS结构的并联机床进行了标定。首先根据对该并联机床结构的分析,得到了对机床末端精度产生影响的主要误差源,根据序列法原理制定了测量方案并用激光跟踪仪完成了测量实验,处理测量数据得到了这些误差;把测量出的误差代入数控程序中进行补偿,用激光干涉仪测量补偿后机床的精度以验证补偿效果。采用相同的测量原理对应用了旋转副的3PRS/UPS冗余并联机床进行了标定,得出了机床坐标系下旋转轴、铰链、连杆等的位置关系,根据标定结果修正控制模型后完成了机床的冗余情况下的运动控制实验,证明了标定结果的正确性,说明采用激光跟踪仪标定这类结构机床的可行性。
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