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机械传动系统运动精度优化分配新方法

中国机械工程 2022年第9期33卷 1034-1043页

作者：李健冉琰张根保王勇勤重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

为对机械传动系统的运动精度进行合理分配,结合元动作理论,提出了一种机械传动系统运动精度优化分配新方法。首先利用“功能运动动作”结构化分解树对机械系统进行结构化分解,得到基本的元动作和元动作链;然后以元动作链为研究对象,分... 详细信息

为对机械传动系统的运动精度进行合理分配,结合元动作理论,提出了一种机械传动系统运动精度优化分配新方法。首先利用“功能运动动作”结构化分解树对机械系统进行结构化分解,得到基本的元动作和元动作链;然后以元动作链为研究对象,分析运动精度形成机理,建立运动误差传递模型;考虑成本因素和运动误差灵敏度因素,建立了成本函数和鲁棒性函数。在此基础上建立了元动作链运动精度优化分配模型,得到了元动作运动误差。工程实例证明了该方法的有效性。

关键词：机械传动系统元动作运动精度误差模型精度分配

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基于热误差混沌演化的机床运动精度劣化预示

机械工程学报 2022年第11期58卷 231-240页

作者：杜柳青胡杰余永维重庆理工大学机械工程学院重庆400054

热误差恶化是导致数控机床精度衰退的主要因素之一,提出利用机床热误差的混沌特性揭示隐藏在无序和复杂表象中的温升过程内在规律,对机床运动精度劣化进行早期预示。对机床温度测点历史数据进行混沌相空间重构,用Lyapunov指数证明数控... 详细信息

热误差恶化是导致数控机床精度衰退的主要因素之一,提出利用机床热误差的混沌特性揭示隐藏在无序和复杂表象中的温升过程内在规律,对机床运动精度劣化进行早期预示。对机床温度测点历史数据进行混沌相空间重构,用Lyapunov指数证明数控机床温升过程实际为一种具有混沌特性的复杂非线性系统演化运动,从多维空间和视角来辨识系统,挖掘系统中蕴藏的热误差规律;提出一种混沌演化和长短时记忆网络(Chaotic phase space evolution and long short term memory neural,CPSE-LSTM)热误差预测模型,以相空间重构后的混沌温升序列为输入,提取动态混沌时间序列的时空特征,提高机床热误差演化模型在不同条件下的准确性和泛化能;定义温升过程的圆运动重复定位误差,利用机床主轴热误差与圆运动精度的映射关系评估机床的运动误差,对数控机床运动精度衰退进行早期预示。实验结果表明,CPSE-LSTM模型在不同条件下均有较高的预测精度和泛化能力,对机床运动精度的评估值与实测值高度吻合。

关键词：热误差预测运动精度混沌演化精度劣化深度学习

基于Vine Copula的机器人运动精度可靠性分析

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制造业自动化 2022年第2期44卷 98-103,109页

作者：刘春秋周金宇庄百亮丁力江苏理工学院机械工程学院常州213001 金陵科技学院机电工程学院南京211169 机械科学研究总院江苏分院有限公司常州213001

工业机器人工作时受多种不确定因素影响,运动精度下降。为量化机器人运动精度退化程度和提高机器人作业精度,引入一种基于Vine Copula的改进包络方法,开展机器人运动轨迹时变可靠性建模与分析。首先通过机器人运动学分析建立操作臂末端... 详细信息

工业机器人工作时受多种不确定因素影响,运动精度下降。为量化机器人运动精度退化程度和提高机器人作业精度,引入一种基于Vine Copula的改进包络方法,开展机器人运动轨迹时变可靠性建模与分析。首先通过机器人运动学分析建立操作臂末端参考点位置误差模型和区间可靠性分析模型;随后基于包络思想,推导机器人极限状态运动误差函数的失效包络面方程,求解轨迹区间上的包络展开点;最后,利用Vine Copula函数,建立展开点之间的联合概率密度函数,并计算区间失效概率。该方法可处理多种分布类型的误差变量,解决了传统包络法在误差变量为非正态分布时的求解困难甚至失效问题。以KUKA机器人为研究对象,采用改进方法和传统包络法计算区间可靠度,并对比蒙特卡洛仿真结果。研究表明改进方法具有更高的求解精度,且可以有效处理含多种分布类型的机器人位置误差变量问题。

关键词：工业机器人时变可靠性运动精度包络法 Vine Copula

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M型预制袋袋口折合机构运动精度可靠性优化

包装工程 2023年第23期44卷 191-197页

作者：王婧月陆佳平王利强江南大学江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

目的为提高M型预制袋包装机袋口折合机构轨迹输出点的运动精度,对袋口折合机构进行运动精度可靠性优化。方法在运动学分析的基础上,用环路增量法建立考虑杆长误差时袋口折合机构的位置误差模型,接着对轨迹输出点进行可靠性分析及蒙特卡... 详细信息

目的为提高M型预制袋包装机袋口折合机构轨迹输出点的运动精度,对袋口折合机构进行运动精度可靠性优化。方法在运动学分析的基础上,用环路增量法建立考虑杆长误差时袋口折合机构的位置误差模型,接着对轨迹输出点进行可靠性分析及蒙特卡洛法验证,通过灵敏度分析确定关键误差影响因素,最后进行运动精度可靠性优化。结果建立的可靠性模型可以有效地反映杆长误差对机构运动精度的影响,x分量轨迹的可靠度由82.5%提高至92.91%,y分量轨迹可靠度由65.34%提高至89%。结论经过可靠性优化能够使袋口折合机构运动精度满足设计要求。

关键词：包装机械 M型预制袋袋口折合机构运动精度灵敏度可靠性优化

不同指令轨迹条件下滚珠丝杠进给系统运动精度特性研究

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制造技术与机床 2023年第1期 109-113页

作者：雷美荣苏芳王舒玮王晨升山西大同大学机电工程学院山西大同037003

滚珠丝杠进给系统是高档数控机床重要部件,其运动精度决定了多轴联动加工机床的加工精度,在高速、高精度滚珠丝杠进给系统中,其指令轨迹参数是影响运动精度的重要因素。基于Simulink和Simscape搭建滚珠丝杠进给系统半物理机电耦合仿真模... 详细信息

滚珠丝杠进给系统是高档数控机床重要部件,其运动精度决定了多轴联动加工机床的加工精度,在高速、高精度滚珠丝杠进给系统中,其指令轨迹参数是影响运动精度的重要因素。基于Simulink和Simscape搭建滚珠丝杠进给系统半物理机电耦合仿真模型,考虑不同指令轨迹参数,开展运动精度仿真及分析。结果显示,指令轨迹的位置、速度和加速度等参数对滚珠丝杠进给系统运动精度有重要影响,因此,在多轴联动加工机床中,合理规划进给系统轨迹参数对于提高其运动精度具有重要意义。

关键词：滚珠丝杠进给系统指令轨迹运动精度仿真分析

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变桨机构运动精度及可靠性研究

变桨机构运动精度及可靠性研究

作者：陈孙培重庆大学

学位级别：硕士

共轴对转螺旋桨装置作为一种飞行器动力装置,其主要通过改变桨叶角度实现推力性能的变化,以匹配在不同工作条件、不同应用范围的需求。因此共轴对转螺旋桨装置中变桨机构的运动精度直接影响装置最终的推力性能。实际情况下,变桨机构不... 详细信息

共轴对转螺旋桨装置作为一种飞行器动力装置,其主要通过改变桨叶角度实现推力性能的变化,以匹配在不同工作条件、不同应用范围的需求。因此共轴对转螺旋桨装置中变桨机构的运动精度直接影响装置最终的推力性能。实际情况下,变桨机构不可避免的受到各种误差因素影响,这些因素将反映在变桨机构输出角位移上,从而影响变桨机构的运动精度,最终影响共轴对转螺旋桨装置的推力性能。本文针对变桨机构基本尺寸误差、运动副间隙和转动副磨损三种误差来源,分别探究在单因素和多因素共同作用下变桨机构运动精度及可靠性的变化情况,根据分析结果对变桨机构误差补偿,最后在低速风洞中通过试验验证误差补偿的有效性。首先,依据功能需求,基于螺旋桨翼型特征和叶素动量理论分析,提出可实现桨叶伸缩的共轴对转螺旋桨装置方案。设计可实现螺旋桨桨叶角度变换的变桨机构,进行桨叶拉伸试验,介绍变桨机构的结构形式和工作原理。其次,建立变桨机构运动学模型,分析各误差因素的作用机理。基于连续接触模型有效杆长理论、L-N碰撞力模型、Archard磨损模型理论,分析运动副间隙和转动副磨损造成的误差影响。分别建立单因素和多因素共同作用情况下变桨机构运动精度误差模型,并采用理论计算和运动精度仿真分析,获得各误差因素对变桨机构运动精度的影响规律。然后,依据变桨机构运动精度误差模型,结合应力-强度干涉理论,运用一次二阶矩法建立各误差因素以及多因素共同作用下变桨机构运动精度可靠度计算模型,求解得到各误差因素以及多因素共同作用下变桨机构可靠度变化规律。最后,根据分析得到的各误差因素对变桨机构运动精度的影响机理,结合变桨机构自身结构特点,运用BP神经网络对变桨机构误差补偿,补偿提高了变桨机构运动精度,并在模拟实际工作环境的低速风洞中试验验证了变桨机构误差补偿的有效性。

关键词：变桨机构运动精度可靠性误差补偿

同方学位论文库评论

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链式刀库运动精度检测方法研究

仪器仪表学报 2018年第9期39卷 135-145页

作者：李强韩军汪满新欧屹冯虎田南京理工大学机械工程学院南京210094 数控机床功能部件共性技术工业和信息化部重点实验室苏州215699

刀库及自动换刀装置（ATC）的主要功能是存储刀具和交换刀具,其性能特别是刀库的运动精度影响着大型数控机床或加工中心是否能迅速、准确地完成换刀,是影响机床可靠性的关键因素。为研究链式刀库的性能尤其是刀柄的运动精度,主要包括每... 详细信息

刀库及自动换刀装置（ATC）的主要功能是存储刀具和交换刀具,其性能特别是刀库的运动精度影响着大型数控机床或加工中心是否能迅速、准确地完成换刀,是影响机床可靠性的关键因素。为研究链式刀库的性能尤其是刀柄的运动精度,主要包括每个刀位及整体的定位精度和重复定位精度,提出一种基于激光位移传感器和标准刀柄补偿的链式刀库运动精度检测方法。针对链式刀库顺时针和逆时针两种方向的运动,设计合适的工装并利用两个激光位移传感器间接测量得到刀柄装夹圆的圆心。通过将基准坐标下所测的标准刀柄装夹圆圆心坐标对所测的模拟刀柄装夹圆圆心坐标进行补偿,得到参考坐标系下模拟刀柄装夹圆圆心坐标,从而确定链式刀库每个刀位和整体的运动精度,估计所测链式刀库的故障阈值范围,为链式刀库故障预测提供了重要依据。

关键词：链式刀库运动精度刀柄补偿故障阈值

毫米级全方位微机器人结构设计与控制对运动精度的影响

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光学精密工程 2008年第6期16卷 1056-1062页

作者：李江昊陈佳品李振波燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 上海交通大学微纳科学技术研究院薄膜与微细技术教育部重点实验室上海200030

研究了用于微装配操作的毫米级全方位微机器人,重点分析了影响其运动精度的结构设计与控制方法。指出了结构设计的优点和不足,主要涉及传动系统、轮子的安装等;控制方法主要涉及路径规划和驱动器电磁微马达等。提出了对工作区域进行分... 详细信息

研究了用于微装配操作的毫米级全方位微机器人,重点分析了影响其运动精度的结构设计与控制方法。指出了结构设计的优点和不足,主要涉及传动系统、轮子的安装等;控制方法主要涉及路径规划和驱动器电磁微马达等。提出了对工作区域进行分区的路径规划控制方法,解决了微机器人直线运动的非线性问题。针对电磁微马达的结构特点,提出了矢量合成、力矩自平衡等特殊的控制方法和思想,将微机器人步进运动精度较常规控制方法提高了3倍。实验结果表明,微机器人能够准确运动到微装配目标区域,运动精度达到0.07 mm/step,基本满足微装配的应用要求。

关键词：移动微机器人微装配微马达运动精度

基于时序深度学习的数控机床运动精度预测方法

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农业机械学报 2019年第1期50卷 421-426页

作者：余永维杜柳青易小波陈罡重庆理工大学机械工程学院重庆400054 重庆高金实业有限公司重庆401122

由于数控机床精度演化规律难以通过数学建模分析,提出了一种基于时序深度学习网络的数控机床运动精度建模与预测方法。基于长短时记忆网络建立时序深度学习预测模型,利用相空间重构原理构建模型时序输入向量,采用多层网格搜索方法选择... 详细信息

由于数控机床精度演化规律难以通过数学建模分析,提出了一种基于时序深度学习网络的数控机床运动精度建模与预测方法。基于长短时记忆网络建立时序深度学习预测模型,利用相空间重构原理构建模型时序输入向量,采用多层网格搜索方法选择最优隐含层层数、隐含层节点数等模型参数,以BPTT方法训练模型;模型自动提取运动精度时间序列的时空特征,挖掘精度时间序列前后关联信息,对运动精度变化趋势进行预测。实验结果表明,基于时序深度学习网络的预测模型能够准确预测数控机床精度的衰退趋势,预测的最大相对误差不大于7. 96%,优于传统方法。

关键词：数控机床运动精度预测深度学习神经网络