Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
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
Читать статью полностью
Язык статьи - английский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
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
Список литературы
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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.
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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