机械论文资料库《以德国为主的欧洲工业国在PKM误差建模》

1、机械论文资料库:以德国为主的欧洲工业国在PKM误差建模    机械论文资料库:以德国为主的欧洲工业国在PKM误差建模Abstract: The latest achievements and development of Parallel Kinematic Machine (PKM) in error analysis modeling and calibration in Germany were overviewed, including the statistical approach, redundant measurement method,

2、 minimal linear combination method, neural network error identification method, the fixed point method and the total self-calibration approach and some new measurement devices or elements. Up till now, there were about 40 PKM models or prototypes in the world which had found practical use successful

3、ly in the Europe countries in die making, aerospace, automobile and modeling industry. There were always some errors between ideal parameters and practical ones because of the manufacturing and assembling errors. Manufacturing precision was an important index of the PKM performance, which was the ba

4、sis to obtain effective workspace and better position precision as well as dynamic performance. Therefore, error-reducing and calibration are the key technical measures, which is necessary for successful applications of PKMs.  Key words:parallel kinematics; parallel mechanism; error analysis; c

5、alibration  摘要: 介绍了以德国为主的欧洲工业国在并联运动机械(PKM)误差建模及校正技术方面的研究成果与最新进展,包括基于统计的方法、冗余校正方法、最小线性组合法、神经网络法、固定点法、代写硕士论文自我校正方法等新的运动学建模与参数识别方法,以及最新研制的实用测量装置或元件。目前,全世界共有40余种PKM获得成功应用,主要应用于以德国为主的欧洲工业国的模具制造、航空制造、汽车及成形技术等领域。由于机械加工误差、安装误差等因素的影响,PKM必须进行标定校正,以达到较好的工作精度;较高的制造安装精度是PKM获得有效工作空间、良好工作精度以及动力学性能的前提,减小误差及标定校

6、正是其成功应用的技术保证。  关键词: 并联运动学; 并联机构; 误差; 标定  引言以德国为主的欧洲工业国一向注重应用技术和产品的研究和开发,对于并联运动机械(parallel kinematic machine,PKM)的研究也不例外从设计到研制开发样机,不断改进完善,直至PKM商品化投入市场。据报道,目前全世界共有PKM产品或样机模型200余种,在应用中获得较成功的已超过40余种,主要集中在以德国为主的欧洲国家。就目前PKM应用行业来说,主要在于汽车、模具制造、飞机制造及成形技术,在具体的应用上,除了用于铣削加工,还用于车削、去毛刺、激光切割、水切割、柔性成形等操作或

7、工艺上1。人们不断地提高制造精度和安装精度,从而克服PKM的缺点,使其优点得到最好的利用。目前,对PKM的精度分析与设计已引起学者的重视,但PKM的精度控制仍是一项挑战性的工作,这也是目前尚未得到很好解决的技术难题。一般来说,PKM具有以下特点:良好的刚度与质量比;能产生最多可达六自由度的相对简单的运动;采用适当的校正方法,可减小或限制制造和装配带来的误差,从而降低对制造和装配的要求等优点。然而,只有能够可靠而有效地达到预期精度时,这些优点在工业应用中才会显示出来。众所周知,制造安装精度是衡量并联机构性能优劣的一项重要指标,是获得有效工作空间、良好定位精度以及动力学性能的前提,由于机械加工误差

8、、安装误差等因素的影响,并联机器人的理论结构参数(铰链位置、杆长等)与实际的结构参数之间存在偏差,从而影响并联机器人的精度。其解决方法有两种:一是直接提高机械加工精度及安装精度;另一种是采用运动学标定识别并联机器人的运动学模型。前者将极大地增加制造成本;后者则只需要按普通精度要求机械加工零部件,但安装完并联机器人后要通过运动学标定获得更接近实际的结构参数,从而满足实际精度要求,为此,工程上常采用后者。因此,有效地减小误差并进行有效的运动学标定,对于PKM投入工业实用至关重要。因此,本文介绍了主要以德国为主的欧洲工业国在PKM误差建模及校正技术方面的研究成果与最新进展,以期对我国开展PKM研究和

9、发展有所借鉴和启示。  1误差建模及分析制造和装配误差对末端操作器的位姿精度有重要影响,因此,误差分析在并联运动设计上是一个重要的因素。与串联机构相比,并联机构各分支内虽是串联关系,但各分支之间是并联关系,因此并联机构的累积误差较小,从而为提高位姿精度奠定了基础,但由于机械加工、装配工艺、计算误差以及使用环境的影响和限制,各杆件(包括动平台、静平台等)的实际参数误差会对操作器末端产生较大的偏差。通常,对操作器末端位姿产生影响的误差主要有两大类:一类是结构性误差,由机器实际结构参数与设计值不一致所造成的误差,这类误差可通过对机器进行运动学标定予以消除;另一类是随机性误差,如测头探测误差、热变形误差、动态误差、控制系统误差等,这类误差具有随机性,不可能通过运动学标定予以消除,只能通过