一種大擺角五軸聯(lián)動混聯(lián)加工中心位置正解的神經網絡分析法
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：并聯(lián)加工中心是上世紀90年代中期發(fā)展起來的一種新概念加工中心,，這種加工中心將機構學理論、并聯(lián)機器人技術和CNC技術相結合，和傳統(tǒng)加工中心相比,，具有剛度重量比大,、累計誤差小,、動態(tài)性能好,、結構緊湊和復雜曲面加工能力強等優(yōu)點:雖然并聯(lián)加工中心優(yōu)點很多，但是由于其驅動桿多,，互相牽制,，導致其存在運動范圍小，回程范圍有限的缺點,混聯(lián)加工中心的出現(xiàn)彌補了并聯(lián)加工中心的諸多缺點,，對混聯(lián)機床的研究,，從加工靈活度和加工效率的角度出發(fā)，其并聯(lián)模塊應具備很高的轉動靈活度,，以動平臺轉動能力達到90。為******,而這是傳統(tǒng)并聯(lián)機構的局限性所在,，比較有名的spnillZ3并聯(lián)主軸頭〃1的轉動能力也僅為4〇_:>:可見,，在保證髙剛度的前提下突破傳統(tǒng)并聯(lián)機構擺角受限是加工中心的研發(fā)過程中亟待突破的問題。本文提出的大擺角五軸聯(lián)動混聯(lián)機床的并聯(lián)模塊也同屬于少自由度并聯(lián)機構中的三自由度并聯(lián)機構,，能實現(xiàn)兩維移動和一維轉動,，其刀具可以實現(xiàn)更大的轉動角度，擺角范圍為（-40° ~90°),。和傳統(tǒng)的tricept機器人相比擺角范圍更大,，實現(xiàn)五個面的加工工作，而且剛度大、結構穩(wěn)定性更好將此并聯(lián)模塊與兩自由度運動平臺組合形成大擺角的五軸聯(lián)動混聯(lián)加工中心,，解決了傳統(tǒng)CNC加工中心及現(xiàn)有并/混聯(lián)加工中心刀具擺角受限的弊端,，可以方便地對空間復雜工件進行立臥轉換、五面精密加工,，目前雖然有該類機床的專利及文章的研究,，但是對運動學分析一直是研究的重點，而位置正運動學的研究一直是研究的難點,。對加工中心正運動學的求解方法主要有兩類方法：解析法和 數(shù)值法,，解析法主要是消去加工中心約束方程中的未知參數(shù)，使方程降低維數(shù),，最終求解位置正解,，解析法優(yōu)點是可以求出所有可能解，不需要設定初始值,，但公式推導復雜且對求解精度有較髙要求;〈,。數(shù)值解法優(yōu)點在于建模過程簡單，不需要繁瑣的公式推導,，但計算速度慢,，而且機構在接近奇異位置時不易收斂，也不能求解出其全部的解,，結果和初始值的選取有直接的關系g :本文提出_種大擺角五軸聯(lián)動混聯(lián)加工中心機構的模型,，并根據(jù)其結構模型的特點，提出兩種求解位置正解的方法,，一種是解析法,，該解析法運用桿長關系推導計算公式，求得其位置正解.,，另_種方法是基于liP神經網絡方法來分析位置正解,，BP神經網絡是將位置逆解結果作為訓練樣本，采用levenberg~marquardt算法[1(* ,實現(xiàn)了從關節(jié)變量空間到加工中心工作空間的非線性映射關系,，從而求得加工中心位置正解,。神經網絡法和傳統(tǒng)的解析法、數(shù)值法相比具有運算量小,、推導簡單,、耗時少的特點..，1大擺角五軸聯(lián)動混聯(lián)加工中心構型的提出1-1加工中心并聯(lián)模塊的坐標系建立文中涉及的大擺角五軸聯(lián)動混聯(lián)加工中心的機構構型,，三維模型如圖1所示：圖2為該加工中心的并聯(lián)模塊示意圖,，該加工中心主要包括加工中心底座1、底座導軌4,、并聯(lián)模塊,、末端刀具16,、移動導軌平臺5及轉動工作臺3等部分；并聯(lián)模塊包括：立柱l,、ll,、III,兩個運動分支、動平臺及各運動副,，各部分形成一個空間并聯(lián)閉環(huán)機構,；第一分支為I’UU型運動支鏈，包含移動副和虎克鉸,；第二分支由四條相同的I’RR支鏈,、連接塊6組成，連接塊通過轉動副K和加工中心動平臺相連,。包含連桿1111,、連桿11112、連桿IV13,、連桿V14,。記第一分支為PUU型運動支鏈的桿長為I:,記第二分支的II —V四條驅動支鏈桿長為，山+=2~5)點丄到七..1,的垂直距離記為2&,邊丄= 2",動平臺為正方形,，邊長記為：W,連接塊也為正四邊形,，且鉸接點從、込與鉸接點認,、/)4的距離記為〃,,，鉸接點認、/>4到動平臺的垂直距離記為</,刀桿長度為/,,,、以點」,，所在矩形幾何中心建立慣性坐標系 o-%yz, 記為*U},轉動工作臺的坐標系與慣性坐標系重合記為〇1 ,記為{B},動平臺質心處建立刀具動坐標系〇2i2y222記為{C}。海天精工 備注：為保證文章的完整度,，本文核心內容都PDF格式顯示,，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用,！結束語：根據(jù)大擺角五軸聯(lián)動混聯(lián)加工中心并聯(lián)模塊的結構特點,，以并聯(lián)模塊中各個驅動支鏈之間的距離為約束條件，運用解析法,求解并聯(lián)模塊的正運動學解,,，給定實例進行l(wèi)n:lt lab模擬仿真,，求出位置正解值。然后采用BP神經網絡來求解位置正解：建立多層前向神經網絡,，以運動學逆解為訓練樣本，采用levenberg^marquardt算法,，可實現(xiàn)并聯(lián)模塊從關節(jié)變量空間到加工中心刀具工作空間的非線性映射,，避免復雜的非線性方程的求解：網絡訓練后的工作階段,，運算量較小，符合加工中心工作的實時在線性要求：訓練后的精度能夠滿足加工中心精度要求,，而且還可實現(xiàn)該加工中心刀具的任務空間控制或是求解加工中心刀具的工作空間,。采用解析法求解加工中心并聯(lián)模塊位置正解時，可求出全部可能的解,，但是公式推導和編程計算繁雜,，耗時長，HP神經網絡與解析法相比,，在計算精度上差別很小,，且不需要復雜公式推導和大量計算，就可以對位置正解進行求解：因此,，本文提出的兩種方法適用于大多數(shù)的并聯(lián)機構的位置正解的求解,，B1’神經網絡求解精度滿足加工中心精確控制的要求，可用誤差補償?shù)姆椒▉磉M一步提升計算精度海天精工是一家集銷售,、應用及服務于一體的公司,。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心,、龍門加工中心,、雕銑機、石墨機,、五軸加工中心,、立式加工中心、臥式加工中心等,。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市,，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%,。我們盡心,、盡力、盡意的服務,！聲明：本站文章均來自網絡,，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任,！