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卧式
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四轴卧式换刀机械装置,卧式,机械,装置
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国家计算机集成制造杂志 卷 21， 8 号， 2008 十二月， 885 894 一个实时仿真虚拟加工中心自动换刀装置 H. a 120b &D 446c 120d 7907 007; 3 007) 在加工中心的离散系统，如自动换刀装置和托盘自动交换装置在提高加工自动化生产中扮演着重要的角色。然而， 系统配置和时序逻辑编程仍需要相当大的技能和基础上 ,根据实际情况处理。 基于仿真的验证环境可以改善系统性能 ,减少过渡时间和成本 ,避免错误的设置和系统。 在这项研究中 ,我们开发了一个仿真模型以及盘式自动换工具的可视化与空中交通管制 (助机械设计和 辑验证 。 我们的仿 真模型是基于面向对象的建模方法 ,并由模型块对应的基本组件(如电机、齿轮组、等 ） ,功能和接近传感器。我们测试了在实时仿真模型 ,使用一个实际的机床控制器的软件组件的仿真循环评估实时计算性能和可行性在真实的应用程序中 ,如逻辑和配置验证。相关结果提要驱动运动在 塔操作限制传感器行动表明 ,我们的方法是实用和满足实时要求。 关键词 :自动工具改变 ;面向对象模型 ;逻辑验证 ;实时仿真 计算机数控 (床是由各种复杂的元素 ,比如提要驱动主轴 ,工具自动更换装置 (自动托盘商 (计算机数字控制 器和可编程序逻辑控制器(因此 ,设计、构建和安装是一个复杂和耗时的过程。 一个典型的加工中心有几个重要的离散系统 ,如空中交通管制 ,卫大门。这些子系统扮演了一个重要的角色在机床操作和加工自动化。因此 ,任何性能改进的离散系统可以大大提高生产率。然而 ,系统配置、时序逻辑生成和验证所有仍然需要大量的技巧和治疗基础上 ,根据实际情况 ,因为这个过程没有有效的验证方法或环境。 仿真技术已经成功地使用在许多行业提高产品质量和减少开发周期时间。在机床行业 ,许多类型的模拟等机床有限元方法 (架 ,例如 ,用于机床的开发和管理。在这种背景下 ,基于仿真验证环境可以提高系统性能 ,减少走弯路和成本 ,避免错误的设置和系统恶化。 各种方法用于控制或模拟离散系统 ,如生产线。典型的和最普遍的方法使用佩特里网 (大卫和真主安拉 1994)。在一个模范的研究中 ,李和许 (2005)提出了一个简化的佩特里网控制器 ,其中包括传感器状态信息来简化控制器设计层面的过程建模。在 设计机制 ,研究 997)设计了一个自动盘式工具改变卧式数控加工中心 ,和 000)提出了一种遗传算法优化 方法指数一个空中交通管制的刀具的位置。此外 , 004)提出了一个 化系统来确定刀具的最佳索引位置最小化 一个验证开发的饲料与摩擦传动系统的动态模型表示为 线 ,并确定了系统参数使用最小二乘法和卡尔曼滤波。书钉 et (2003)介绍了一个基于互联网的虚拟机工具使用机械部件的运动链数控和计算机辅助设计和制造 ( 于教育目的。张文雄和傅 (2006)还开发出一种虚拟 机工具培训以及网络制造控制。重要的是 ,他们的系统包括一个切削力预测模块基于人工神经网络 (侯赛因 (1998)提出了一个统一的方法对机电一体化系统模型使用多维数组和映射函数作为造型方案 ,虽然 et (2000)介绍了一个集成的机械设计和控制环境 ,可以应用于机械设计 ,控制和维护。哈里森 et 2000)应用的逻辑设计和快速成型部分的环境他们设计开发饮料 造机器。 然而 ,尽管大量的研究机床的模拟和离散系统 ,很难找到一个 统仿真方法 ,减少机床开发成本和 减轻 辑生成和验证的难度和复杂性。此外 ,现有的离散系统的仿真研究考虑系统作为一个简单的序列或数据流 ,而忽略机械运动学或动力学等特点。因此 ,它已经很难包含系统的运动学或动力学行为或部分在系统级模拟。 本研究的目的是开发一个仿真模型 ,可以应用到 空中交通管制机制设计和 辑验证。目标特性的仿真模型 ,该模型必须 是 通用 的，是 可重用的扩展 成 各种 型 ,并且模型必须准确地描述传感器信号和部分运动运动 ,这样他们就可以被应用到各种应用程序。在这种背景下 ,我们开发了以下 模型的 策略。我们使用了一个基于组 件的方法提高通用性。这意味着组件模型块被定义为可更换单元所购买机床建设者。每个模型块有自己的参数 ,有关其运动方程 ,并定义输入和输出信号描述模型之间的连接块。商业化或标准化的造型语言和工具被用来确保兼容性等各种机床的开发流程设计、优化和验证逻辑 ,和维护过程。 我们描述一个典型的盘式 制 ,在第二节的基本组件。第三节讨论了真模型的细节我们发达的模型块对应的基本部分。第四节描述了两个仿真结果 ,介绍了实时仿真方法和仿真结果可视化模块。第一个模拟与提要驱动器与极限运动传感器模拟工具改变位置的方法。第二 个是 塔工具变化的模拟操作。我们使用我们的实时仿真方法结合仿真模型与实际机床控制器的软件组件在一个模拟循环使用内部数据通信表明 ,我们的模型实时计算性能和 辑验证是可行的。结论在第五节。 图 1 原理图的一个典型的盘式 有改变 图 2 等效的模型等。 图 3 简化的快动作开关用作限制传感器。 图 4 接近传感器的等效模型和遥感磁盘和螺栓。 2。调查的 型杂志 典型的盘式 置 包含以下基本组件 :一个炮塔磁盘 ,一组齿轮、回转马达、等功能 ,和几个传感器。回转马达 ,它提供了驱 动功率的 塔 装置 等轴旋转 ， 间歇旋转等变化连续动作 ,从垂直旋转轴方向横向。它使用的组合凸轮和磁盘索引 ,转移其旋转运动通过其轴等功能的装置。最后 ,齿轮装置 和磁盘旋转速度剖面 ,可以简化低速度值 为零的 矩形波 。 注意 ,本研究中使用的盘式 置 有两个类型的接近传感器 ,使用磁盘和螺栓检测工具改变位置和计算炮塔旋转间隔。图 1显示了一个示意图的互连基本组件在一个典型的盘式 在本研究中 ,我们模拟限制传感器模拟自动工具的复杂连续的运动变化 ,包括炮塔 装置的 驱动和运动。 图 5 仿真模型的一个提要积极限制传感器驱 动系统。 图 6 一个提要驱动系统的仿真结果积极限制传感器。 图 7 塔的仿真模型。 4。模拟的自动工具改变 本研究构建的仿真模型使用基于 勃拉克 et 2002年 )。模型的仿真模型由组件 (如电机、齿轮的集合 (齿轮箱 )） 等对应 的 功能。每个模型块标准形式 ,其中包括输入和输出信号 ,模型参数 ,和自己的方程式。该模型结构容易实现 言 ,因为语言是面向对象的。模型的每个部分的属性等参数和方程可以指定和修改使用图形框图界面或在一个文本文 件中。 模拟的操作限制传感器在旋转电机驱动的线性阶段 ,我们联合动态仿真模型的线性阶段从先前的工作 (et 2006 年 )限制传感器模型 ,如图 3 所示。图 5 显示了总体仿真模块 ,该模块可用于遥感超程阶段归航 ,到达的位置工具改变操作。在这项研究中所使用的线性阶段模型由模型块对应的速度和转矩控制 ,一个简单的直流电机 ,轴向联合、导螺杆和导轨。积极的限制传感器响应瞬时表位置。的图中显示积极限制传感器监控表的位置。因此 ,饲料的表位置获得或预测转移到限制传感器块驱动仿真模型 ,方程 (5)所示。限制传感器模型块 比较转移位置指定的限制传感器位置。图 6 显示了模拟线性阶段 ,传感器操作控制电机速度时 60 s。图 6(a)显示了电机速度和驱动电流、和图 6(b)显示了表和传感器位置。注意 ,传感器输出从 0 变为 1 当表到达 。传感器的传感器位置公差模型中被设置为 0。 图 8 塔操作的仿真结果。 我们使用我们的 塔模型模拟 塔的性能。图 7 显示了 塔的实际仿真模型和恒定的命令。这表明两个接近传感器分别检测螺栓和连接到炮塔磁盘。仿真模型显示当前工具数量随着炮塔角度 变化 。此外 ,两个距离传 感器的输出信号监测的 核提供 制器 ,控制 塔操作。仿真中使用的模型参数如表 1 所示 ,从改造小型加工中心 (代汽车 (o。 )和一个炮塔类型 志和一个基于 数控 (十四 个 工具 装置 。图 8(a)、 (b)和 (c)显示仿真结果当工具改变从 1 号到 12 号。更具体地说 ,图 8(一个 )显示炮塔的旋转角 ,不断旋转的动作等功能。图 8(b)和 (c)显示的逻辑输出接近传感器连接到磁盘和等轴炮塔。从这些数据中我们可以看到接近 传感器的输出的炮塔磁盘是相反的 ,接近传感器等因为等对应的旋转炮塔的旋转磁盘。 我们比较仿真结果与实际行动炮塔运动。图 9 显示了这种比较的结果变化时间从第一个工具 (工具 1)到最后一个工具 。仿真结果在 2%的实际时间。我们推断这个错误来自实际电机的速度变化和识别错误的仿真模型参数如电机速度和传动比。 图 9 模拟和测量之间的比较结果 更时间从第一个工具 (工具 1)。 图 10。原理图的实时仿真。 我们介绍了实时仿真方法是否可以应用于 辑验证。我们设计了一个模拟循环在计算机实时内核 ,分 离软件对控制器的仿真模型。图 10 显示了这个模拟的结构。仿真回路由一个实际的控制器的软件部分和一个动态链接库 (真模型的文件 ;这些相通通过共享内存。控制器库是由数控 (核控制驱动系统和 内核操作的离散系统 ,如限制传感器和 塔。仿真模型包括饲料驱动器和 塔模型在第三节中描述。我们监控使用单独的计算机仿真结果 ,以避免影响计算机运行的实时性能仿真循环。之间的连接控制器软件和控制器之间的仿真模型是相同的 ,和实际的饲料驱动器的 塔 ,除了实际的线路被内部数据通信所取代。提出的模拟进行 了工业个人电脑 ( 8186 实时内核 , 512 随机存取存储器。我们使用四阶龙格 秒的时间步长仿真。控制器更新时间设置为 1 要驱动器和 4 塔。 结论 在这项研究中 ,我们开发了一个仿真模型的自动工具变换器使用炮塔杂志。 塔模型作为单独的块 ,和连接在一起他们会在实际的 一块都有自己的参数和方程描述相应的块的运动。 仿真结果表明 ,该方法生成 的现实操作组件运动和传感器信号。我们开发了一个三维可视化演示仿真结果。集成的仿真模型与实际机床控制器表明 ,我们的模型可以用于实时逻辑验证为了减少走弯路和错误的设置问题。的实时仿真 模型成功地扮演了真正的 塔和饲料的角色。我们表明 ,我们的模型可以满足实时要求 ,和计算时间的仿真循环时间不到 30 分之一。 确认 本研究得到了批准号 2004 - 202 - 技部。 参考文献 1a . 。 ,2004 年。启发式优化系统测定在索引位置数控杂志考虑刀具重复。国际期刊的生产研究 ,42(7),1281 - 1303。 2D。 ,et ,2002。 模和仿真。 :2号国际 议 , 3r 和真主安拉 ,H。 ,1994 年。佩特里网建模的动态系统调查。自动化 ,30(2),175 - 202。 4t 和 2000 年。分配使用遗传算法优化索引位置 工具杂志。机器人和自动化系统 ,33 岁 ,155 - 167。 5k 和 。 ,2001 年。高速数控系统的设计。第二部分 :建模和识别饲料驱动器。国际期刊的机床和制造 ,41 岁 ,1487 - 1509。 6丁和 1997 年。设计一个自动工具变换器与圆盘杂志 控卧式加工中心。国际期刊的机床和制造、 37(3),277 - 286。 哈里森 ,R。西 ,赖特 ,2000 年。集机械设计和控制。国际计算机杂志 造、 13(6),498 - 516。 7学士学位 ,1998 年。一个造型机电一体化系统的系统方法。 报 ,48(1),4
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