本文關(guān)鍵詞：弦線跟隨控制算法研究及誤差分析

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【摘要】：CO2激光切割中需要同時控制激光頭和冷卻噴頭兩個控制點的位置進行加工,這兩個控制點的特點是在對工件的加工過程中時刻保持在同一軌跡上,并且在一次加工中兩點之間的距離保持固定不變,而現(xiàn)有的控制方式就不能滿足這些要求。激光切割加工的機床是以兩個直線軸和一個旋轉(zhuǎn)軸完成加工,本論文就機床結(jié)構(gòu)特點建立了工件旋轉(zhuǎn)和切割頭旋轉(zhuǎn)兩種加工模式的機床的數(shù)學模型,完成了弦線跟隨控制算法的設(shè)計,給出了計算流程,本文研究了直線、圓、直線與圓弧相切的幾種常見的工件軌跡情況的計算方法。要減小工件誤差,需要對旋轉(zhuǎn)中心定位誤差及兩控制點方位誤差對加工輪廓形狀的影響進行研究,先單獨對任意一個控制點的誤差狀況建立了數(shù)學模型,分別推導出了兩種誤差源單獨對控制點運動軌跡影響的方程式,并將其應用在計算機建模上,計算出帶誤差的運動軌跡,并在實際機床上作了驗證試驗。再通過對比運用此算法的兩個控制點之間運動軌跡誤差的不同,總結(jié)出了誤差源對整個算法的影響。要驗證誤差影響的正確性,需要對比輪廓誤差的理論值與實際值,所以采用了一種基于掃描和圖像處理的工件輪廓的測量方法獲取工件信息,用邊緣檢測的方法獲得工件輪廓信息,根據(jù)文章所總結(jié)的誤差方程式,采用迭代逼近的方式計算誤差方向及大小的方法,與檢查的結(jié)果對比,實驗結(jié)果證明誤差對輪廓影響的正確性。通過計算出的結(jié)果調(diào)整機床設(shè)置,從而減小這兩種誤差對加工過程的影響。在國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)上應用了弦線跟隨控制算法,并設(shè)計了相應的應用界面,并開發(fā)了參數(shù)化生成加工代碼的功能,程序根據(jù)輸入?yún)?shù)自動生成加工代碼。實際加工了一款玻璃基板樣品,結(jié)果與設(shè)計尺寸相符,滿足設(shè)計要求,實驗結(jié)果證明弦線跟隨控制算法及誤差分析的理論是正確的。
【關(guān)鍵詞】：等距點 控制算法 跟隨運動 誤差分析 輪廓提取
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG485
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 課題來源、目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述10-11
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容11-13
• 2 數(shù)學模型及控制方法13-31
• 2.1 引言13
• 2.2 算法的特點及計算流程13-16
• 2.3 算法的兩種旋轉(zhuǎn)模式16
• 2.4 兩種旋轉(zhuǎn)模式下的常見軌跡的數(shù)學模型及控制方法16-30
• 2.5 本章總結(jié)30-31
• 3 機床結(jié)構(gòu)誤差的建模、仿真及實驗驗證31-49
• 3.1 引言31-32
• 3.2 工件旋轉(zhuǎn)模式下旋轉(zhuǎn)中心定位誤差對加工輪廓形狀的影響32-33
• 3.3 切割頭旋轉(zhuǎn)模式下旋轉(zhuǎn)中心定位誤差對加工輪廓形狀的影響33-34
• 3.4 弦線兩控制點方位誤差對加工輪廓形狀的影響34-35
• 3.5 旋轉(zhuǎn)中心定位誤差對輪廓軌跡的影響35-48
• 3.8 本章總結(jié)48-49
• 4 誤差的標定及補償49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 旋轉(zhuǎn)中心定位誤差和兩控制點定位誤差的標定與補償方法49-50
• 4.3 旋轉(zhuǎn)中心定位誤差與兩控制點定位誤差并存情況的分析50-52
• 4.4 旋轉(zhuǎn)中心定位誤差補償實驗驗證52-59
• 4.5 本章總結(jié)59-60
• 5 弦線跟隨控制算法應用的開發(fā)60-65
• 5.1 參數(shù)化自動編程加工程序界面的創(chuàng)建60-62
• 5.2 弦線跟隨控制算法有關(guān)的參數(shù)的設(shè)置選項的創(chuàng)建62-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-69
• 附錄1（攻讀學位期間申請的專利）69

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