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数控误差补偿新技术研究

作　者: 陈英姝
导　师: 刘丽冰
学　校: 河北工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 误差自动建模误差补偿特征矩阵数控技术多体系统
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 662次
引　用: 2次
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内容摘要

追求高精、高效的生产和低成本的产品,对在现代制造业中占主导地位的数控机床提出了更高的要求。在分析了国内外现有研究成果的基础上,提出了基于多体系统理论的数控机床误差自动建模方法,该方法的主导思想是:将误差模型主要组成元素特征矩阵看作对象建立了特征矩阵函数库,利用特征和特征矩阵的对应关系,将误差建模问题转化为确定相邻体间的特征,而每对相邻体间的特征由它们本身的相对运动确定,这样以来将复杂的误差建模问题简单化。基于此方法开发了误差自动建模软件系统,在此基础上开发了数控机床误差监控系统,利用自动生成的误差模型进行数控机床在线检测误差补偿和数控加工误差补偿。主要研究内容如下: 1.分析了数控技术发展趋势和方向、国内外误差建模和误差补偿的研究现状,比较了现有的误差建模方法和误差补偿方法的优缺点,以及国内外自动建模的种类方法及特点; 2.介绍了基于多体系统理论的误差建模方法及特点,定义特征符号,对机床的构型和部件运动信息进行分类和抽象后用特征符号来描述(即特征),论述了特征矩阵(4×4阶Denavit-Hartenberg齐次变换矩阵)与机床结构及部件运动特征的对应关系; 3.指出了基于多体系统理论的误差建模方法的实质和规律; 4.提出了基于多体系统理论的误差自动建模方法,建立了特征矩阵函数库、误差建模推理机制,基于VC和MATLAB混合编程开发了误差自动建模软件; 5.实现了在线检测误差补偿和数控加工误差补偿。充分利用计算机丰富的资源和强大的功能,把数控机床的误差建模和误差补偿等大量复杂的工作都交给计算机来完成,实现了数控机床误差模型自动生成。由于基于多体系统理论的误差自动建模方法的先进性,该误差自动建模方法和软件具有系统性和通用性,普遍适用于各种类型机床、坐标测量机、机器人等的误差自动建模。

全文目录

第一章绪论  9-14
  §1-1 课题提出和意义  9
  §1-2 数控误差补偿技术国内外研究动态  9-10
  §1-3 该领域研究目前存在的主要问题  10-11
  §1-4 数控技术发展趋势  11-13
  §1-5 本学位论文的主要工作  13-14
第二章误差自动建模理论  14-19
  §2-1 数控机床误差分析  14-16
    2-1-1 误差类型、来源、特点  14-15
    2-1-2 数控系统几何误差描述  15-16
  §2-2 误差建模理论  16-17
    2-2-1 国内外误差建模现状  16
    2-2-2 误差建模理论、方法及特点比较  16-17
  §2-3 误差自动建模理论  17-18
    2-3-1 国内外自动建模研究现状  17
    2-3-2 自动建模方法、种类和特点  17-18
    2-3-3 误差自动建模探索  18
  §2-4 本章小结  18-19
第三章通用误差模型分析  19-28
  §3-1 通用误差建模方法  19
  §3-2 多体系统误差建模理论  19-25
    3-2-1 多体系统简介  19
    3-2-2 多体系统拓扑结构、特征低序体阵列  19-21
    3-2-3 多体系统特征描述方法  21-22
    3-2-4 基于多体系统理论的特征变换矩阵  22-25
    3-2-5 基于多体系统理论的误差模型设计规则  25
  §3-3 基于多体系统理论的误差模型分析及其规律性  25-26
  §3-4 本章小结  26-28
第四章基于多体系统理论的误差自动建模方法  28-38
  §4-1 多体系统拓扑结构转化  28
  §4-2 坐标系设定法则  28-29
  §4-3 特征矩阵函数库  29-30
  §4-4 特征矩阵对应法则  30-33
    4-4-1 位置特征矩阵对应法则  30-31
    4-4-2 运动特征矩阵对应法则  31
    4-4-3 位置误差特征矩阵对应法则  31-32
    4-4-4 运动误差特征矩阵对应法则  32
    4-4-5 从现实信息到特征矩阵的转化过程  32-33
  §4-5 特征矩阵的有序化  33-35
  §4-6 误差模型参数及测量方法  35-36
    4-6-1 结构参数  35
    4-6-2 运动参数  35-36
    4-6-3 误差参数  36
  §4-7 基于多体系统理论的误差自动建模原理  36-37
  §4-8 本章小结  37-38
第五章数控机床误差自动建模系统开发  38-46
  §5-1 系统总体规划  38
    5-1-1 总体框架规划  38
    5-1-2 软件选择  38
  §5-2 误差自动建模系统具体开发  38-45
    5-2-1 误差模板建模  38-40
    5-2-2 误差信息输入式建模  40-44
    5-2-3 参数输入  44-45
    5-2-4 误差模型的存储  45
  §5-3 本章小结  45-46
第六章数控机床误差补偿  46-58
  §6-1 引言  46-47
  §6-2 数控机床检测误差补偿  47-53
    6-2-1 数控机床在线检测系统组成及原理  47-48
    6-2-2 在线检测误差分析  48-49
    6-2-3 在线检测误差补偿原理  49-50
    6-2-4 在线检测误差补偿模型  50
    6-2-5 在线检测误差补偿过程  50-52
    6-2-6 在线检测误差补偿算例  52-53
  §6-3 数控加工误差补偿  53-57
    6-3-1 数控机床加工误差组成  53
    6-3-2 数控加工软件误差补偿方法  53-55
    6-3-3 数控加工误差补偿原理  55
    6-3-4 数控加工误差补偿模型  55
    6-3-5 数控加工误差补偿过程  55-56
    6-3-6 数控加工误差补偿算例  56-57
  §6-4 本章小结  57-58
第七章结论与展望  58-59
参考文献  59-62
致谢  62-63
攻读学位期间所取得的相关科研成果  63

数控误差补偿新技术研究

内容摘要

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