二并联机床运动控制系统的研究

二并联机床运动控制系统的研究

并联机床作为一种全新构型的机床,其本身具有诸多的优点,如刚度高、承载能力强、动态性能好、速度快和结构简单等,近年来受到了国际学术界和工程界的广泛重视。运动控制系统是并联机床的重要组成部分,是决定机床性能的重要因素。由于并联机床构型和机构参数的不同,很难有一种控制系统适合所有的并联机床。

因此只能有一种控制平台,由开发者自行配置硬件和软件,采用开放式体系结构建造控制系统。本文主要对PC+运动控制卡结构的控制系统进行了研究,使用Visual Basic编程语言,构建了一套基于PCI-1243U运动控制卡的控制系统,并将这套控制系统成功应用于二并联机床上。本文主要研究内容如下：(1)对并联机床及数控系统的发展过程、国内外发展现状及发展趋势进行了概述,并提出的本课题的来源、研究目的、意义及主要内容。

(2)对二并联机床的控制系统进行了总体设计,开发了基于PC+控制卡的控

制器,搭建出了并联机床的运动控制平台。(3)对二并联机床的运动学进行了分析,包括机床的位置、速度、加速度正解和逆解,工作空间分析,奇异性分析等。并利用ADAMS仿真软件对位置、速度、加速度正解和逆解进行仿真,得出机床不同的仿真形态并输出相应的数据,为二并联机床的控制系统提供了理论基础。

(4)对二并联机床的插补算法进行了研究,包括空间轨迹、轨迹的插补、位置反解、干涉检验等。首先,建立空间轨迹的数学模型,根据数学模型求出刀具轨迹的方程。然后,采用基于逐点比较法的插补算法对刀具轨迹进行插补运算。

最后,根据插补运算的结果求解机床的位置反解,并进行干涉检验和速度校验。(5)对二并联机床的软件进行了设计,采用PC作为核心控制器,以Windows

系统作为操作平台,使用Visual Basic编程语言对控制系统的软件进行设计。将整个控制系统进行模块划分,共分为用户界面、干涉检验、误差补偿、插补计算以及一些辅助模块等。

(6)通过实验对二并联机床控制系统进行了验证,编写钻连续孔和直线插补的‘程序,对二并联机床控制系统进行实验验证。