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机床与液压 2024年第4期52卷 100-105页

作者：田会方李勇清吴迎峰武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

为实现对复合材料纤维缠绕机生产过程的监测,以缠绕机及其辅助设备为研究对象,针对实际加工设备的多样性造成的加工数据采集的异构性,基于OPC UA建立缠绕机的信息模型架构。根据OPC基金会发布的OPC UA规范和相关的行业标准,建立纤维缠... 详细信息

为实现对复合材料纤维缠绕机生产过程的监测,以缠绕机及其辅助设备为研究对象,针对实际加工设备的多样性造成的加工数据采集的异构性,基于OPC UA建立缠绕机的信息模型架构。根据OPC基金会发布的OPC UA规范和相关的行业标准,建立纤维缠绕机系统的信息模型和实例化。基于开源项目open62541,导入编译后的缠绕机的信息模型代码,自定义开发出符合使用规范的OPC UA服务器,然后利用UA客户端实现对服务器的连接,客户端能够通过服务器查询系统的加工数据,解决加工数据的异构性问题以达到监测缠绕机生产加工过程的目的;最后验证了建立的纤维缠绕机信息模型能够正确导入到开源项目open62541中,实现了加工数据监测。

关键词：缠绕机 OPC UA 信息模型加工数据监测

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四自由度复合材料弯管缠绕机控制系统设计

四自由度复合材料弯管缠绕机控制系统设计

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作者：倪梦健哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

复合材料缠绕成型的管道制品具有强度高、质量轻、耐腐蚀等诸多优点,使其在能源、船舶、油田等领域获得广泛应用。目前直管的缠绕成型工艺和装备已经相对成熟,但是弯管的缠绕成型还是以手工绕制或传统的卧式缠绕机为主。弯管为非轴对称... 详细信息

复合材料缠绕成型的管道制品具有强度高、质量轻、耐腐蚀等诸多优点,使其在能源、船舶、油田等领域获得广泛应用。目前直管的缠绕成型工艺和装备已经相对成熟,但是弯管的缠绕成型还是以手工绕制或传统的卧式缠绕机为主。弯管为非轴对称回转结构,使得基于传统的四自由度卧式缠绕机主轴带动弯管旋转结合导丝咀进行平移运动实现弯管缠绕成型的方式在线型设计、轨迹规划等方面受到很大限制。此外,在主轴旋转的过程中弯管的圆环段凸侧产生较大的离心力给缠绕机带来不稳定因素,尤其随着中大型口径的复合材料弯管的需求日益增多,传统的卧式缠绕机和纤维缠绕工艺更加难以满足复合材料弯管的生产需求。因此,本文设计一种基于芯模固定而导丝咀进行旋转和平移运动实现弯管缠绕成型的新型四自由度弯管缠绕机,并进行缠绕线型设计、轨迹规划及缠绕实验研究。线型设计是纤维缠绕技术的关键内容之一,本文针对非回转体弯管构件,对弯管圆环段进行基于测地线的线型设计,对弯管圆柱段进行非测线的线型设计,同时,针对纤维在弯管圆环段容易产生滑纱现象,在圆环段的凹侧容易产生架空的现象,推导弯管缠绕的不滑移和不架空条件,并通过Matlab平台对弯管线型进行仿真,从而满足弯管缠绕过程中纤维在芯模表面均匀稳定地覆盖。为实现新型弯管缠绕机结构设计及缠绕轨迹规划,本文对比分析传统小车往复平移和导丝咀绕芯模循环旋转这两种类型的导丝咀运动形式,以及纤维纱缠绕、预浸带缠绕和纱/带同缠这三种缠绕形式的特点,设计导丝咀绕芯模循环旋转结合纱/带同缠的弯管缠绕成型工艺,并根据该缠绕工艺进行新型四自由度弯管缠绕机的龙门架机构、旋转导丝咀圆环机构、偏转模块、分纱机构、浸胶槽等结构设计。同时,基于Matlab平台对导丝咀进行轨迹规划及运动仿真从而获得合理的弯管缠绕轨迹。最后,本文设计以工业计算机、固高运动控制器与伺服电机作为主要硬件的四自由度复合材料弯管缠绕机控制系统,并基于Visual Studio平台的C#语言开发上位机软件系统以实现人机交互、数据传输等功能。将本文设计的新型四自由度弯管缠绕机作为实验平台,结合新的缠绕成型工艺进行弯管缠绕成型实验,利用静水压测试平台和爆破实验机对缠绕成型的弯管进行性能测试实验,通过实验验证本文所设计的新型四自由度弯管缠绕机具有良好的适应性,能够满足复合材料弯管的缠绕成型需求。

关键词：复合材料弯管线型设计轨迹规划缠绕机控制系统

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四轴联动高速缠绕机实时轨迹平滑与运动学约束方法

四轴联动高速缠绕机实时轨迹平滑与运动学约束方法

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作者：吴昕儒华中科技大学

学位级别：硕士

在缠绕机缠绕加工过程中,进给轴运动的连续可控对于提高缠绕效率、减少滑丝等误差具有重要意义。而多轴加工程序往往采用小线段的形式描述,可能会造成速度和加速度的不连续,影响加工效率和精度,本文针对四轴缠绕机提出了一种具有误差控... 详细信息

在缠绕机缠绕加工过程中,进给轴运动的连续可控对于提高缠绕效率、减少滑丝等误差具有重要意义。而多轴加工程序往往采用小线段的形式描述,可能会造成速度和加速度的不连续,影响加工效率和精度,本文针对四轴缠绕机提出了一种具有误差控制的局部拐角实时平滑方法,通过一种组合三次Bezier样条局部拐角平滑方法对机床轴运动进行平滑,提升了轨迹连续性,保证了各轴速度和加速度的连续。针对机床坐标系和工件坐标系非线性映射关系导致的平滑误差难以控制的问题,本文提出了一种平滑轨迹误差约束模型。根据机床运动学建立了四轴缠绕机机床系与工件系之间的轨迹偏差映射关系,推导了刀位点位置允差与机床系下平滑允差的关系,建立轨迹平滑的误差约束方法,保证缠绕加工精度。针对轨迹曲率较大时,机床速度、加速度超出伺服能力极限而导致机床振动的问题,本文提出了一种考虑机床各轴速度、加速度极限的运动学约束方法,通过建立机床各轴与指令速度、加速度的关系模型,精确约束指令速度和加速度,具有实时性,在不降低加工效率的情况下,减少加工振动。在此基础上,本文开发了轨迹平滑和运动学约束模块并集成到商用数控系统中,利用该模块对管道缠绕加工进行了模拟仿真测试,对比平滑前后各轴速度、加速度、捷度的变化情况。结果表明了本文提出的算法对提升机床各轴速度连续性、减少加速度超限情况具有良好效果,满足实际加工要求。

关键词：缠绕机四轴联动局部拐角平滑误差控制运动学约束

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基于模糊PID的缠绕机同步运动控制及仿真

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中国电机工程学报 2006年第Z1期26卷 114-118页

作者：许家忠尤波贾德利李东洁哈尔滨理工大学自动化学院黑龙江省哈尔滨市150080 哈尔滨理工大学自动化学院黑龙江省哈尔滨市150080 哈尔滨理工大学自动化学院黑龙江省哈尔滨市150080 哈尔滨理工大学自动化学院黑龙江省哈尔滨市150080

为保证玻璃纤维缠绕制品的缠绕质量,设计了由工控机和同步运动控制器组成的缠绕机数控系统,研制了基于DSP和CPLD的同步运动控制器,采用自适应模糊PID控制策略实现该系统的同步运动控制.用带编码器的矢量控制变频器实现了缠绕机主轴速度... 详细信息

为保证玻璃纤维缠绕制品的缠绕质量,设计了由工控机和同步运动控制器组成的缠绕机数控系统,研制了基于DSP和CPLD的同步运动控制器,采用自适应模糊PID控制策略实现该系统的同步运动控制.用带编码器的矢量控制变频器实现了缠绕机主轴速度的闭环控制,将主轴编码器反馈作为同步控制器的输入,实现了小车伺服电机对主轴的跟踪控制.基于MATLAB的仿真表明,与常规PID控制器相比较,该模糊PID控制器能提高控制系统的鲁棒性和动静态性能.

关键词：缠绕机同步运动控制模糊PID控制器系统仿真

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基于多轴运动控制器-CK3M的纤维缠绕机数控系统设计

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纤维复合材料 2022年第1期39卷 99-103页

作者：逄博陈宇宁姜珊哈尔滨玻璃钢研究院有限公司哈尔滨150028

随着先进复合材料的持续快速发展,纤维缠绕工艺的优越性逐渐得到人们的认可,应用范围也日趋广泛。纤维缠绕机是目前缠绕制品成型的核心设备,有很大的市场需求。缠绕机的数控系统先进程度决定了设备自动化水平、产品质量和生产效率,因此... 详细信息

随着先进复合材料的持续快速发展,纤维缠绕工艺的优越性逐渐得到人们的认可,应用范围也日趋广泛。纤维缠绕机是目前缠绕制品成型的核心设备,有很大的市场需求。缠绕机的数控系统先进程度决定了设备自动化水平、产品质量和生产效率,因此,对数控系统的研究和设计就显得尤为重要。如果采用标准数控系统,不但成本较高,其扩充和修改的范围也极为有限,并且难以将其它专业技术、特殊需求集成到控制系统中去。针对这些情况,本文设计了一种可以实现多轴联动插补的开放式数控系统,该系统采用上位研华工控机和下位高性能多轴运动控制器CK3M的主从式控制结构,驱动单元采用松下伺服驱动。文章详细介绍了数控系统的硬件选型、控制原理、硬件配置、上位机控制软件和仿真运行等方面。该数控系统已成功投入使用,实际应用表明此数控系统具有开放性好、易于重构、集成度高的特点。

关键词：缠绕机开放式数控系统 CK3M 伺服驱动器

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数控纤维缠绕机的机械机构设计研究

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纤维复合材料 2023年第4期40卷 29-33页

作者：温虓睿黄永亮哈尔滨玻璃钢研究院有限公司哈尔滨150028

本文简述龙门数控纤维缠绕机第五轴机构设计方案,并对卧式缠绕机尾座机构设计方案进行总结。第五轴机构设计方案主要简述设计初期需要注意的事项,同时对第五轴驱动机构和执行机构主要零件的选型,强度的校核,位置的放置等情况进行了简述... 详细信息

本文简述龙门数控纤维缠绕机第五轴机构设计方案,并对卧式缠绕机尾座机构设计方案进行总结。第五轴机构设计方案主要简述设计初期需要注意的事项,同时对第五轴驱动机构和执行机构主要零件的选型,强度的校核,位置的放置等情况进行了简述。卧式缠绕机尾座机构设计方案对以下情况进行总结:非电动尾座轴向固定总结、尾座支承设计总结、电动尾座结构形式总结。通过总结方案可以快速应对部分缠绕工艺及缠绕参数对尾座机构形式的需求。

关键词：缠绕机执行机构驱动机构尾座机构

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