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3-PRS并联机床气囊抛光数控系统开发

作　者: 丛凯
导　师: 谢大纲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 气囊抛光 3-PRS机构数控系统 PA8000
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

精密超精密的光学零件在航空航天、军事及民品等领域得到广泛应用,其精度要求越来越高,为此人们发明多种抛光方法。气囊抛光是一种新颖的计算机控制小工具抛光技术,较传统抛光技术有实用、经济、精度高的特点,应用前景广阔。为了提高气囊抛光加工控制精度选择并联机床进行气囊抛光,机床的数控系统是获得高精密高质量光学零件的关键。本文针对气囊抛光的工艺要求,开发3-PRS并联机床气囊抛光数控系统,主要包括人机交互、CNC运动控制、PLC控制三个方面。本文首先综述了国内外气囊抛光技术发展状况并比较抛光机床数控系统的实现方案,选用全软件PA8000数控系统。根据气囊抛光光学元件的原理与工艺要求、气囊抛光机床的结构和运动方式,从工程实际应用出发,对气囊抛光机床的数控系统功能要求进行了分析和规划。为实现3-PRS并联机床运动控制对机构运动学正解、运动学逆解进行研究,完成了正逆解算法程序的开发,用实例验证了正、逆解算法的正确性,并且程序的实时性满足PA系统要求。通过对PA开放数控系统的研究,提出PA系统中3-PRS型并联机床气囊抛光数控系统的实现方案,完成了气囊抛光数控系统的PLC,HMI各功能模块的开发;利用PA系统中CNC模块的Compile Cycles实时控制开放接口,开发运动控制的dll动态链接库文件,并将其嵌入到PA系统的核心控制策略中,实现了机床的并联运动控制功能。最后将气囊抛光机床控制系统集成,进行联合调试与实验,通过对实验结果分析,验证了气囊抛光机床数控系统运动控制的正确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题研究目的和意义  8
  1.2 气囊抛光技术综述  8-10
  1.3 气囊抛光机床的发展状况  10-12
  1.4 抛光机床数控系统的实现方案比较  12-14
  1.5 论文的主要研究内容  14-15
第2章气囊抛光工艺与数控系统功能要求  15-21
  2.1 气囊抛光工作原理与工艺  15-16
  2.2 进动与后置处理算法研究  16-18
  2.3 气囊抛光机床数控系统功能要求分析  18-19
  2.4 气囊抛光机床数控系统功能总体规划  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第3章 3-PRS型并联机床运动学算法研究  21-29
  3.1 3-PRS型并联机床的结构描述  21-22
  3.2 3-PRS型并联机床运动学逆解研究  22-25
  3.3 3-PRS型并联机床运动学正解研究  25-26
  3.4 正逆解验证及实时性分析  26-28
  3.5 本章小结  28-29
第4章 PA系统中气囊抛光数控系统的实现  29-44
  4.1 PA系统中气囊抛光数控系统实现方案  29-32
    4.1.1 PA数控系统的概述与特点  29-31
    4.1.2 气囊抛光数控系统功能的实现方案  31-32
  4.2 气囊抛光数控系统人机界面的开发  32-37
    4.2.1 PA系统中HMI的组成与开发原理  32-33
    4.2.2 气囊抛光数控系统人机界面功能的实现  33-37
  4.3 气囊抛光数控系统CNC功能的开发  37-40
    4.3.1 PA系统CNC开发原理  37-38
    4.3.2 数控系统CNC运动控制功能的实现  38-40
  4.4 气囊抛光数控系统PLC控制功能的实现  40-43
    4.4.1 PLC开发环境与控制功能规划  40-41
    4.4.2 气囊抛光数控系统PLC控制程序开发  41-43
  4.5 本章小结  43-44
第5章气囊抛光机床控制系统集成与实验  44-50
  5.1 机床电源、伺服、I/O模块的集成  44-46
  5.2 气囊抛光机床数控系统实验  46-47
  5.3 实验结果分析  47-49
  5.4 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-55
致谢  55

3-PRS并联机床气囊抛光数控系统开发

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