doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-6-1063-1071


УДК 681.5.073

Оценка ошибки и разработка методики компенсации погрешности позиционирования оборудования с числовым программным управлением

Ризки М., Федосов Ю.В.


Читать статью полностью 
Язык статьи - английский

Ссылка для цитирования:

Ризки М.А., Федосов Ю.В. Оценка ошибки и разработка методики компенсации погрешности позиционирования оборудования с числовым программным управлением // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22, № 6. С. 1063–1071 (на англ. яз.). doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-6-1063-1071



Аннотация
Предмет исследования. В процессе изготовления изделий с высокой степенью точности широко используется оборудование с числовым программным управлением. Известно, что в процессе изготовления изделий числовые программные устройства до сих пор не позволяют скомпенсировать влияние вибраций и связанное с ними появление неровностей на поверхности изделий. Предложена модифицированная платформа Стюарта, которая обладает тремя степенями свободы и может вращаться вдоль осей X и Y, и линейно перемещаться вдоль оси Z. Такая платформа может быть использована для увеличения точности и стабилизации в оборудовании с числовым программным управлением. Выполнена оценка точности позиционирования модифицированной платформы Стюарта. Метод. Разработаны макет и симуляционная модель модифицированной платформы Стюарта. В качестве данных для сравнения использованы углы наклона платформы. В ходе эксперимента для определения ошибки позиционирования изменена не только величина линейного перемещения, но и угол в плоскости X–Y, изменение которого показало влияние на величину ошибки выставления угла в плоскости Z–A. Симуляция проведена в программе MATLAB. В результате получен угол поворота платформы. Выполнено сравнение результатов расчета углов наклона модели и макета модифицированной платформы Стюарта с соответствующими размерами. Модель предоставляет данные об угле наклона, высоте, длине сторон и их относительном удлинении. Результаты. Обнаружено, что угловое перемещение платформы согласуется с предварительно вычисляемым положением согласно разработанной симуляционной модели, а ошибка позиционирования мала и постоянна. Предложенный метод может быть применен для оценки ошибки позиционирования платформы и дальнейшей калибровки механизмов с пространственной кинематикой. В ходе перемещения подвижного звена изменение его пространственного положения влияет на возможность перемещения остальных звеньев. При этом величина ошибки позиционирования при разных положениях подвижных звеньев изменяется. Показано, что в одном направлении погрешность остается практически неизменной. Погрешность механизма позиционирования платформы может быть уменьшена путем изменения конструкции платформы и использования деталей, обеспечивающих более точное перемещение. На основании предварительных измерений возможно построение таблицы с поправками, к которой будет обращаться управляющая программа для корректировки пространственного положения подвижной платформы. Точность и повторяемость перемещений могут быть улучшены, что позволяет применить платформу в оборудовании с числовым программным управлением. Практическая значимость. Разработанная методика позволяет проводить оценку погрешности позиционирования подвижной платформы механизма с пространственной кинематикой. Таким образом, ошибка позиционирования подвижной платформы может быть уменьшена, либо скомпенсирована. Представляется возможным обеспечение калибровки подвижной платформы в автоматическом режиме.

Ключевые слова: модифицированная платформа Стюарта, числовое программное управление, вибрация, стабилизация

Список литературы
  1. Shih M.-H., Sung W.-P., Chen C.-L. Vibration control and shock absorption techniques for Hi-Tech manufacturing plants//Structural Design of Tall and Special Buildings. 2012.V. 21.N 7.P. 505–523.https://doi.org/10.1002/tal.625
  2. Al-Shayea A., Abdullah F.M., Noman M.A., Kaid H., Abouel Nasr E. Studying and optimizing the effect of process parameters on machining vibration in turning process of AISI 1040 steel // Advances in Materials Science and Engineering. 2020. V. 2020. P. 5480614. https://doi.org/10.1155/2020/5480614
  3. Chang C.-C., Hsia S.-Y., Huang H.-D.Improvement on CNC drilling quality using vibration suppression fixture// Proc. of the 4th IEEE International Conference on Applied System Innovation (ICASI). 2018.P. 910–913. https://doi.org/10.1109/ICASI.2018.8394415
  4. Wang H., Huang Z., Wang C.Design of vibration test system for CNC milling machine//ACM International Conference Proceeding Series.2020.P. 279–284. https://doi.org/10.1145/3436286.3436406
  5. Qiu C., Chen X., Hui Y., Siddiquee T.A.R.Study of dynamic vibration characteristics and suppression of CNC machine tool during operation//Journal of Vibroengineering.2020.V. 22.N 8.P. 1884–1895.https://doi.org/10.21595/jve.2020.21630
  6. Song M.-G., Baek H.-W., Park N.-C., Park K.-S., Yoon T., Park Y.-P., Lim S.-C.Development of small sized actuator with compliant mechanism for optical image stabilization// IEEE Transactions on Magnetics.2010.V. 46.N 6.P. 2369–2372.https://doi.org/10.1109/TMAG.2010.2042288
  7. Kazi A., Honold M., Rimkus W., Lokner T., Bäuml M., Köpfer M.SMA actuator for optical image stabilization// ACTUATOR 2018 - 16th International Conference and Exhibition on New Actuators and Drive Systems, Conference Proceedings. 2018.P. 375–378.
  8. Karev P.V.Optical stabilization and microscanning with piezo actuators and piezoelectric motors//Proc. of the International Conference Laser Optics 2018 (ICLO). 2018.P. 192. https://doi.org/10.1109/LO.2018.8435895
  9. Dasgupta B., Mruthyunjaya T.S.Stewart platform manipulator: A review// Mechanism and Machine Theory.2000.V. 35.N 1.P. 15–40.https://doi.org/10.1016/S0094-114X(99)00006-3
  10. Yufei X., He L., Yanbin Z., Fei X., Jing Z.Dynamic modeling and high accuracy attitude control of a Stewart spacecraft//Proc. of the 29th Chinese Control and Decision Conference (CCDC). 2017.P. 7395–7400. https://doi.org/10.1109/CCDC.2017.7978522
  11. Noskievic P., Walica D. Design and realisation of the simulation model of the Stewart platform using the MATLAB-Simulink and the Simscape Multibody library // Proc. of the 21st IEEE International Carpathian Control Conference (ICCC). 2020. P. 9257249. https://doi.org/10.1109/ICCC49264.2020.9257249
  12. McCann C., Patel V., Dollar A.The Stewart hand: A highly dexterous, six-degrees-of-freedom manipulator based on the stewart-gough platform//IEEE Robotics and Automation Magazine.2021.V. 28.N 2.P. 23–36.https://doi.org/10.1109/MRA.2021.3064750
  13. Bi F., Ma T., Wang X., Yang X., Lv Z.Research on vibration control of seating system platform based on the cubic stewart parallel mechanism// IEEE Access.2019.V. 7.P. 155637–155649.https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2948785
  14. Fedosov Y.V., Afanasev M.Y. Design of an adaptive system for stabilization of a laser beam for CNC machine // Proc. of the 19th Conference of Open Innovation Association, FRUCT. 2017. P. 31–36. https://doi.org/10.23919/FRUCT.2016.7892180
  15. Guo H.B., Li H.R.Dynamic analysis and simulation of a six degree of freedom Stewart platform manipulator//Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science.2006.V. 220.N 1.P. 61–72. https://doi.org/10.1243/095440605X32075
  16. Şumnu A., Güzelbey İ.H., Çakir M.V.Simulation and PID control of a Stewart platform with linear motor//Journal of Mechanical Science and Technology.2017. V. 31.N 1.P. 345–356. https://doi.org/10.1007/s12206-016-1238-7


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2023 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика