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三轴数控铣床系统图形的实时显示

计算机辅助设计与图形学学报 2005年第9期17卷 2100-2105页

作者：张得礼周来水南京航空航天大学CADCAM工程研究中心南京210016

在三角网格模型的基础上,提出一种数控铣床系统中刀具扫描体的快速求法,充分利用计算机图形学中直线和圆弧域的求交方法———中点求交法和四向圆弧填充法,变浮点乘除运算为有利于计算机硬件实现的整数加减运算;并提出了操作方便的三角... 详细信息

在三角网格模型的基础上,提出一种数控铣床系统中刀具扫描体的快速求法,充分利用计算机图形学中直线和圆弧域的求交方法———中点求交法和四向圆弧填充法,变浮点乘除运算为有利于计算机硬件实现的整数加减运算;并提出了操作方便的三角网格简化LOD方法,在图形显示时,该方法根据图形显示比例系数,把在一个像素范围内的小三角片合并成大三角片;对用LOD方法简化后的非特征区法矢相同的大三角片面进行进一步合并.实验结果表明,上述方法减少了图形显示时的运算时间,提高了图形显示速度及效率.

关键词：三角网格模型铣削加工数控图形显示

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数控加工运动的平滑处理

航空学报 2006年第1期27卷 125-130页

作者：张得礼周来水南京航空航天大学机电学院CAD/CAM工程研究中心江苏南京210016

为了满足高速加工的要求,提出假设圆弧过渡法来处理两相邻运动矢量拐角处的速度,过渡小圆弧的半径能随加工精度的变化而自动地调整,通过限制加工小圆弧的最大速度来限制拐角处的速度,利用超前分析的方法,根据减速所需的最大距离提出了... 详细信息

为了满足高速加工的要求,提出假设圆弧过渡法来处理两相邻运动矢量拐角处的速度,过渡小圆弧的半径能随加工精度的变化而自动地调整,通过限制加工小圆弧的最大速度来限制拐角处的速度,利用超前分析的方法,根据减速所需的最大距离提出了一种多程序段运动平滑算法,实现进给速度提前减速,从而防止刀具在拐角处发生过载,并有效地减少了工件形状在拐角处,或小半径圆弧的加工误差;用等效的梯形加减速方法实现了S型曲线加减速的分析,导出了S型曲线加减速实时精确的插补算法,从而克服了用查表法来近似计算速度的缺点。这些算法简单、有效,已在最新开发的高速铣床上得到应用。在高速加工时获得了高的加工精度。

关键词：数控速度平滑过渡圆弧 S型曲线加减速高速加工

航空发动机复合材料叶片切削加工智能装夹系统

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航空学报 2023年第20期44卷 286-294页

作者：张得礼秦峥刘哲李明何凯南京航空航天大学机电学院南京210016 沈阳飞机工业(集团)有限公司工程技术中心沈阳110850 沈阳飞机工业(集团)有限公司二十一厂沈阳110850 航天海鹰(镇江)特种材料有限公司镇江212001

航空发动机复合材料叶片通过热压成型后,型面误差大,刚性弱,其榫根铣削和叶片切边加工装夹难度大,往往需要通过扫描来重构型面,重新生成加工代码,导致加工过程复杂,加工代码文件不通用,严重影响了其批量生产效率。提出用于航发复材叶片... 详细信息

航空发动机复合材料叶片通过热压成型后,型面误差大,刚性弱,其榫根铣削和叶片切边加工装夹难度大,往往需要通过扫描来重构型面,重新生成加工代码,导致加工过程复杂,加工代码文件不通用,严重影响了其批量生产效率。提出用于航发复材叶片切削加工的多点阵自适应装夹和调姿系统。该系统采用定位和夹紧分开的柔性阵列工装,夹紧采用弹性吸盘,定位采用刚性定位器,确保吸紧和定位后叶片型面的精度;该系统能够在叶面最大误差范围内,根据叶片型面和榫根的误差自动地调节加工位姿,确保在不修改加工代码的情况下,实现满足性能要求的榫根和前后缘加工,大大减小了叶片切削加工的难度,提高了加工的效率。

关键词：柔性夹具多点支撑航发叶片复合材料切削加工

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NURBS曲线插补过程中运动平滑处理

中国机械工程 2006年第21期17卷 2225-2228,2232页

作者：姬俊锋周来水张得礼南京航空航天大学南京210016

由于不能通过积分方法在短时间内精确计算NURBS曲线的长度,使得在数控加工过程中实时计算减速距离、判断最终减速段开始点变得非常困难。基于插补的实际情况,给出一种实时计算减速距离的方法,在此基础上,实现了基于梯形速度曲线的速度... 详细信息

由于不能通过积分方法在短时间内精确计算NURBS曲线的长度,使得在数控加工过程中实时计算减速距离、判断最终减速段开始点变得非常困难。基于插补的实际情况,给出一种实时计算减速距离的方法,在此基础上,实现了基于梯形速度曲线的速度平滑处理以及基于S形速度曲线的加速度平滑处理。模拟结果表明,该方法在NURBS曲线实时插补过程中,在保证误差的基础上,满足了插补周期和加减速的要求,且实现了速度以及加速度的平滑过渡。

关键词： NURBS 插补速度曲线平滑处理

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旋转锉四轴联动磨削运动建模和成型理论研究

东南大学学报（自然科学版） 2003年第3期33卷 324-327页

作者：张得礼周来水南京航空航天大学机电学院南京210016

在实验的基础上 ,研究了旋转锉刀刃曲线的成型原理 ,建立了旋转锉刀刃曲线的数学模型 ,分析了旋转锉四轴联动CNC磨削运动的特点 ,用静态的方法建立了柱形、锥形、弧形、椭圆形、球形等基本外形旋转锉简单而实用的加工模型 ;最后给出了... 详细信息

在实验的基础上 ,研究了旋转锉刀刃曲线的成型原理 ,建立了旋转锉刀刃曲线的数学模型 ,分析了旋转锉四轴联动CNC磨削运动的特点 ,用静态的方法建立了柱形、锥形、弧形、椭圆形、球形等基本外形旋转锉简单而实用的加工模型 ;最后给出了由基本外形组合而成的复杂外形旋转锉加工实例 .实验证明该模型是正确的。

关键词：旋转锉刃磨模型四轴联动

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位置随动系统轨迹规划算法研究

机械科学与技术 2013年第3期32卷 324-327页

作者：张得礼周来水南京航空航天大学机电学院CAD/CAM工程研究中心南京210016

位置随动若完全依靠伺服系统对目标信号的响应,则会产生加速度过大而超过系统的响应能力,出现系统的振动和抖动等现象,控制难度大。若系统能根据随动目标动态实时地进行运动轨迹规划,则系统运行会更加平滑,控制难度大大降低。把随动系... 详细信息

位置随动若完全依靠伺服系统对目标信号的响应,则会产生加速度过大而超过系统的响应能力,出现系统的振动和抖动等现象,控制难度大。若系统能根据随动目标动态实时地进行运动轨迹规划,则系统运行会更加平滑,控制难度大大降低。把随动系统分为移动定目标随动和移动不定目标随动两类,提出用5次样条曲线规划移动定目标随动轨迹的通用算法,实现整个随动过程速度、加速度和加加速度的连续,从而使得随动跟踪运动非常地平滑;提出移动不定目标随动轨迹实时S曲线规划算法,实现随动目标轨迹实时地计算,使得系统在多段随动轨迹间切换时速度、加速度的连续,保证随动跟踪运动的平滑性。

关键词：随动样条曲线轨迹控制系统

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飞机制孔爬行机器人的位姿调节研究

航空制造技术 2014年第3期57卷 74-77,85页

作者：张得礼陈文亮王珉南京航空航天大学机电学院民用飞机装配工程研究中心

飞机制孔8足并联爬行机器人是由多个构件组成的一个复杂的多维运动系统,末端执行器姿态的调整不是通过设置独立的运动轴来实现,而是通过所有腿的复合运动(升/降)来实现。当进行制孔运动时,需要实时计算各腿的空间位置和调节量,实现刀具... 详细信息

飞机制孔8足并联爬行机器人是由多个构件组成的一个复杂的多维运动系统,末端执行器姿态的调整不是通过设置独立的运动轴来实现,而是通过所有腿的复合运动(升/降)来实现。当进行制孔运动时,需要实时计算各腿的空间位置和调节量,实现刀具沿着加工点处法矢方向进行制孔。通过分析各构件的空间几何位置关系建立调姿计算局部坐标系,根据机器人的动作特点,建立末端执行器空间运动坐标系;利用机构在调姿过程中,各腿一直与动平台保持垂直这一特点,建立空间变换矩阵;根据测量系统给定的制孔处法矢,计算各腿的伸缩量和空间位置补偿量;把末端执行器看作一只虚拟的腿,可用同样的方法求得其X、Y、Z向的调整量。从而不需要设置独立的旋转轴就能实现机器人的位姿调节。

关键词：爬行机器人位姿调节制孔运动控制空间变换

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关节机器人制孔过程仿真系统开发

航空制造技术 2014年第16期57卷 104-108页

作者：王日平张得礼陈文亮南京航空航天大学

针对不同类型制孔机器人的仿真,提出了一种机器人可重配置的建模方法。该方法根据机器人的不同类型,建立虚拟的部件及运动关系树结构,对机器人的结构进行不同的配置。采用面向对象技术,在Windows操作平台上选用Visual C++6.0结合SGI公... 详细信息

针对不同类型制孔机器人的仿真,提出了一种机器人可重配置的建模方法。该方法根据机器人的不同类型,建立虚拟的部件及运动关系树结构,对机器人的结构进行不同的配置。采用面向对象技术,在Windows操作平台上选用Visual C++6.0结合SGI公司提供的OpenGL库进行开发。针对一款携带制孔末端执行器的关节机器人,在仿真系统上进行机器人配置,结合关节机器人运动学方程及轨迹规划实现机器人模型在软件界面中的动态显示。

关键词：机器人仿真运动学分析配置

空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统高性能控制关键技术

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航空学报 2024年第15期45卷 109-121页

作者：卜飞飞董兆鹏张得礼黄文新徐振缘孙鹏宇南京航空航天大学自动化学院南京211106 南京航空航天大学机电学院南京210016

为满足航天伺服系统高性能控制需求,针对空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统存在的电流环延迟问题,提出了一种基于无差拍控制的电流环延迟补偿策略,设计延迟补偿环节抑制电流环中存在的延迟,同时设计误差校正器提高电流采样精度,保证电流... 详细信息

为满足航天伺服系统高性能控制需求,针对空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统存在的电流环延迟问题,提出了一种基于无差拍控制的电流环延迟补偿策略,设计延迟补偿环节抑制电流环中存在的延迟,同时设计误差校正器提高电流采样精度,保证电流预测的准确性。在应对系统外部复杂扰动的挑战上,提出了一种扰动观测结合转子位置追踪的扰动抑制策略,设计了基于内模控制思想的新型外环控制器,并将微分结构引入观测器中实现无滞后扰动观测。对于柔性系绳易产生张力冲击的问题,提出了一种基于参数自适应调节器的防冲击张力控制策略,通过对张力调节器参数的动态调整实现张力的快速准确调节。最后,成功研制了空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统实验平台,并进行了相关实验验证。实验结果显示,提出的控制策略有效消除了电流环中的延迟,提升了电流环的动态和稳态性能;同时,能够对外部扰动进行精确估计与实时补偿,提高了整个伺服系统的抗扰性能;此外,成功实现了对柔性系绳张力的精确控制,防止了张力冲击现象,从而实现了空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统的高性能控制。

关键词：永磁伺服柔性系绳直驱技术张力控制扰动抑制电流控制