一種三自由度并聯(lián)動(dòng)力頭——A3頭的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法研究.pdf

1、本文密切結(jié)合飛機(jī)大型結(jié)構(gòu)件高速銑削加工的需求，系統(tǒng)研究了一種具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型三坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)力頭--A3頭的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定問(wèn)題。內(nèi)容涉及A3頭的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、可將影響動(dòng)平臺(tái)位姿精度的可補(bǔ)償與不可補(bǔ)償誤差源有效分離的誤差建模方法、基于球桿儀信息檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定技術(shù)，及其計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要研究成果如下：
　　 在建立3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正逆解模型的基礎(chǔ)上，基于矢量鏈法提出建立該機(jī)構(gòu)全誤差模型的建模方法，該方法通過(guò)將誤差閉環(huán)

2、方程向支鏈驅(qū)動(dòng)與約束方向投影，進(jìn)而獲得末端位姿誤差與支鏈幾何誤差源的線性映射模型，具有建模思路清晰，且可有效分離可補(bǔ)償與不可補(bǔ)償誤差源，并具備一定的通用性的優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)靈敏度分析，為抑制末端不可補(bǔ)償誤差的零部件公差設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　 建立基于球桿儀信息檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定模型，并根據(jù)誤差源特征提出一種具有分層遞階格式的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法，該方法首先識(shí)別出初始位形的支鏈零點(diǎn)誤差，其次利用球桿儀識(shí)別其它幾何誤差源。鑒于利用

3、該方法識(shí)別出的誤差源處于同一數(shù)量級(jí)，進(jìn)而提高了辨識(shí)結(jié)果的置信度。
　　 提出了基于修正系統(tǒng)輸入的誤差補(bǔ)償策略，并以幾何誤差的可辨識(shí)性及辨識(shí)的抗擾動(dòng)性為依據(jù)規(guī)劃測(cè)量位形。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，采用本文提出方法在理論上具有良好的魯棒性。
　　 以天津大學(xué)自主研發(fā)的A3頭樣機(jī)為對(duì)象，開展運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，按照分層遞階的標(biāo)定策略，經(jīng)零點(diǎn)標(biāo)定后刀具端點(diǎn)軌跡的圓度誤差可由498μm減小至192μm；經(jīng)球桿儀標(biāo)定后刀具端