3RPS并联机床的精度设计

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并联机床的精度是影响其工程应用的主要因素，而并联机床的运动学标定和精度设计是在低成本下达到高精度的有效方法。本文以北京航空航天大学设计，北京航空制造工程研究所制造的3RPS并联机床为平台，对并联机床的精度进行研究，寻找一套系统的分析与提高并联机床精度方法。论文具体研究内容如下：研究了3RPS型并联机床的控制算法。介绍了本机床的结构组成，据此推导出该少自由度并联机构的约束方程，并在此基础上实现了3PRS并联机构的标准位置反解；根据实际装配后控制模型有所变化的情况，修改算法实现了一般性反解方法；在位置反解的基础上，首先实现了基于路径跟踪原理的3RPS并联机构位置正解；然后根据实时控制的要求，提出了一种大范围收敛高效正解法，该方法同样适合其他并联机构的正解。以3RPS并联机构为平台，研究了并联机床的精度分析方法。建立结构参数误差与输出位姿误差之间的关系，得出包含全部结构参数误差在内的误差正解模型，对于给定的各结构误差的参数，应用此模型可直接得出并联机构输出位姿误差，并可以进一步定量分析各结构误差的参数、位姿参数以及结构参数与机构输出位姿误差的关系，为精度综合、机构运动空间的选择以及机构结构参数的确定等方面提供了有力的理论依据。以3RPS并联机构为平台，研究了并联机床的精度综合方法。针对3RPS机构，应用原始误差等效作用法简化所建立的误差模型，实现了并联机构的位姿精度综合。并在此基础上引入影响因子加权法，使精度综合获得的结构参数公差值更为合理。另外，从3RPS机床实际制造情况出发，提出了一种较为简便易行且贴合需求的精度综合方法。并分别对三类精度综合方法进行了计算机仿真分析。研究了3RPS型并联机床的标定方法，介绍了标定用主要仪器——激光跟踪仪的标定原理；采用激光跟踪仪，实现了并联机床的重复定位精度测量、机床的各结构和尺寸参数的测量并建立了3RPS型并联机床实际控制模型；在此基础上，采用两种不同的误差补偿方法分别进行了基本思路的讨论并结合标定结果给出了具体的补偿方案。

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