變胞切割機(jī)的運動誤差補(bǔ)償策略研究及試驗驗證.pdf

1、在艦船的制造過程中，復(fù)雜曲面上開大直徑相貫孔一直是一個關(guān)鍵技術(shù)，同時也是制約我國艦船現(xiàn)代化建設(shè)的一個重要因素。傳統(tǒng)的人工放樣、手動切割、后期打磨的加工工序，不僅加工過程繁瑣，且加工精度低，已不能滿足現(xiàn)代艦船的制造要求。為此，如何能很好的解決這一問題，對于提高我國艦船制造質(zhì)量、縮短和世界先進(jìn)水平之間的差距具有重要的意義。
　　本文在大量研究國內(nèi)外相關(guān)的先進(jìn)加工技術(shù)之后，結(jié)合具體的設(shè)計要求，提出了一種基于變胞原理的五自由度火焰切割機(jī)方

2、案，并對切割機(jī)各部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動形式和系統(tǒng)的整體控制方案進(jìn)行了設(shè)計，解決了在復(fù)雜曲面上開大直徑相貫孔的變姿態(tài)、變軌跡問題。同時對切割機(jī)運動過程中多自由度的協(xié)同運動問題，在分析了各個自由度負(fù)載情況和綜合考慮了不同同步控制技術(shù)特點后，采用了主從同步控制技術(shù)，達(dá)到了切割機(jī)各種工況下自由度間同步控制的目的。并以切割機(jī)末端閉環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為分析對象，進(jìn)行了同步控制誤差的對比分析，驗證了主從同步控制在提高同步精度方面的有效性。
　　在變胞切割

3、機(jī)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對加工過程中的數(shù)學(xué)問題，進(jìn)行了切割軌跡、切割厚度和自由度間協(xié)同運動規(guī)律的數(shù)學(xué)分析，及切割機(jī)變胞結(jié)構(gòu)主動件間運動規(guī)律的推導(dǎo)。同時為了方便誤差建模，對切割機(jī)加工時的五種不同狀態(tài)進(jìn)行了構(gòu)態(tài)分析，綜合為三種基本構(gòu)型，直口切割構(gòu)型、坡口切割構(gòu)型和姿態(tài)變換構(gòu)型。并以這三種構(gòu)型為基礎(chǔ)，進(jìn)行了切割機(jī)運動誤差源的分析，在考慮主要的結(jié)構(gòu)誤差和傳動鏈誤差，熱誤差和柔性變形誤差的前提下，運用旋量理論，完成了三種構(gòu)型下切割機(jī)運動誤差的

4、建模。并運用Matlab完成了對直口、下坡口和上坡口誤差的仿真分析，得到了切割機(jī)運動誤差的理論值。
　　以變胞切割機(jī)的運動誤差模型為基礎(chǔ)，針對最小二乘法存在的變量間的多重相關(guān)性和樣本容量小等問題，采用偏最小二乘法原理及誤差的前饋補(bǔ)償方式，實現(xiàn)了運動誤差的補(bǔ)償。在簡單的介紹偏最小二乘法之后，進(jìn)行了切割機(jī)末端點位姿誤差模型的推導(dǎo)，得到了基于偏最小二乘法的誤差補(bǔ)償流程圖，并完成了誤差補(bǔ)償算法的設(shè)計。最后以下坡口切割為例，用Matlab進(jìn)