一種大擺角五軸聯(lián)動混聯(lián)加工中心位置正解的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(gòu)學(xué)理論,、并聯(lián)機器人技術(shù)和CNC技術(shù)相結(jié)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(jié)構(gòu)緊湊和復(fù)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(qū)動桿多,,互相牽制,,導(dǎo)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(yīng)具備很高的轉(zhuǎn)動靈活度,,以動平臺轉(zhuǎn)動能力達到90,。為******,而這是傳統(tǒng)并聯(lián)機構(gòu)的局限性所在,比較有名的spnillZ3并聯(lián)主軸頭〃1的轉(zhuǎn)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(gòu)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(gòu)中的三自由度并聯(lián)機構(gòu),能實現(xiàn)兩維移動和一維轉(zhuǎn)動,,其刀具可以實現(xiàn)更大的轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(fù)雜工件進行立臥轉(zhuǎn)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(xué)分析一直是研究的重點,而位置正運動學(xué)的研究一直是研究的難點,。對加工中心正運動學(xué)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(shè)定初始值,,但公式推導(dǎo)復(fù)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(dǎo),,但計算速度慢,,而且機構(gòu)在接近奇異位置時不易收斂,也不能求解出其全部的解,,結(jié)果和初始值的選取有直接的關(guān)系g :本文提出_種大擺角五軸聯(lián)動混聯(lián)加工中心機構(gòu)的模型,,并根據(jù)其結(jié)構(gòu)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(guān)系推導(dǎo)計算公式,,求得其位置正解.,,另_種方法是基于liP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來分析位置正解,,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是將位置逆解結(jié)果作為訓(xùn)練樣本,采用levenberg~marquardt算法[1(* ,實現(xiàn)了從關(guān)節(jié)變量空間到加工中心工作空間的非線性映射關(guān)系,,從而求得加工中心位置正解,。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和傳統(tǒng)的解析法、數(shù)值法相比具有運算量小,、推導(dǎo)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(gòu)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(gòu)構(gòu)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(dǎo)軌4,、并聯(lián)模塊,、末端刀具16、移動導(dǎo)軌平臺5及轉(zhuǎn)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(gòu);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(zhuǎn)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(qū)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(zhuǎn)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(zhì)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(nèi)容都PDF格式顯示,,如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,手機瀏覽可能無法正常使用,!結(jié)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(jié)構(gòu)特點,,以并聯(lián)模塊中各個驅(qū)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(xué)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)來求解位置正解:建立多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),,以運動學(xué)逆解為訓(xùn)練樣本,,采用levenberg^marquardt算法,可實現(xiàn)并聯(lián)模塊從關(guān)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(fù)雜的非線性方程的求解:網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)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(xùn)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(wù)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(dǎo)和編程計算繁雜,,耗時長,HP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與解析法相比,,在計算精度上差別很小,,且不需要復(fù)雜公式推導(dǎo)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(gòu)的位置正解的求解,,B1’神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用及服務(wù)于一體的公司,。產(chǎn)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(chǎn)工廠設(shè)在廣東省寧波市,,目前其生產(chǎn)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(wù)!聲明:本站文章均來自網(wǎng)絡(luò),,所有內(nèi)容不代表本站觀點,,本站不承擔任何法律責任!