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六轴混联卧式加工装置结构参数标定研究
| 论文题名： | 六轴混联卧式加工装置结构参数标定研究 |
| 关键词： | 螺旋桨;六轴混联卧式加工装置;结构参数;标定方法;运动学仿真 |
| 摘要： | 近年来我国螺旋桨加工水平有了显著提高，但在其加工过程中仍存在诸多缺陷。尤其在大型船用螺旋桨的加工过程中经常出现振颤、干涉、二次装夹等问题。为改进上述不足，采用两套相同的混联加工装置对称布局在待加工螺旋桨两侧，实现螺旋桨的双刀双面加工。该加工方法可有效地提高螺旋桨的加工精度与加工效率。 此混联加工装置是在3自由度串联机构执行末端采用悬臂式结构安装一改进的3-RPS并联机构。装置的总自由度数为5，可实现刀具沿X、Y、Z三个方向的移动与绕X、Y轴两个方向的摆动。本文主要研究混联加工装置结构参数的标定，旨在提高该装置的加工精度，实现大型船用螺旋桨的高效高质加工，具有重要的科学意义与工程价值。 分析了装置的结构特点与总自由度数。针对装置并联机构位姿参数存在耦合的问题，基于高等空间机构学对位姿参数进行了解耦。在此基础之上，分别采用解析法与改进的数值迭代法建立了装置的运动学逆解模型与正解模型。运用ADAMS对装置进行运动学仿真，验证了正、逆解模型的准确性。 考虑装置的串、并联机构运动耦合情况，提出一种将两机构分离标定的方法。针对串联机构执行末端误差无法直接测量的问题，建立执行末端位置与刀头点位置映射关系，在此基础上构建串联机构的误差模型与参数辨识模型，进而构建包含结构参数误差的运动控制模型，实现串联机构的误差补偿；针对并联机构结构特点，研究了利用带有千分表的标准检具标定驱动杆回零长度的方法，通过二次标定的方法标定了铰点的位置误差，建立铰点位置误差模型并采用Levenberg-Marquardt算法对此误差进行辨识，构建包含结构参数误差的运动控制模型实现驱动杆回零长度误差与铰点位置误差的共同补偿。最后通过ADAMS参数化建模与仿真，验证了该标定方法的正确性与有效性。 基于本文提出的标定方法对装置样机进行实际标定。通过测量标准样件对串联机构进行标定，消除X、Y、Z三移动平台的垂直度误差；通过测量标准量块得到刀具移动时的位置误差与摆动时的聚点性误差，并利用这两种误差对并联机构的铰点位置进行标定，消除机构的铰点位置误差。实际标定有效地提高了装置样机的加工精度，证明了标定方法的正确性。 |
| 作者： | 任月颖 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 温建民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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