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三维数字测头与测头跟踪技术的研究与应用

2018-08-17    click: 5680

摘要:针对纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心的发展情况,说明了三维数字测头和测头跟踪技术产生的背景和必要性。阐述纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心里现有的几种测头跟踪技术,并指出各种技术在实际应用中的优缺点。通过在纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心上应用测头跟踪技术进行摆线、凸轮轴及纬来体育火箭今日录像回放齿根轮廓的火箭湖人直播纬来体育,说明测头跟踪火箭湖人直播纬来体育的实用性与先进性,此技术今后可大量应用在未知曲线火箭湖人直播纬来体育方面。

关键词:纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心;三维数字侧头;测头跟踪;摆线纬来体育火箭今日录像回放、凸轮轴火箭湖人直播纬来体育;齿根轮廓火箭湖人直播纬来体育

0 引言

  纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心是一种火箭湖人直播纬来体育回转体工件类空间曲线误差项目的专用火箭湖人直播纬来体育仪器,采用计算机和数控技术实现了火箭湖人直播纬来体育的全部自动化。随着纬来体育火箭今日录像回放行业的发展,纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心的检测目标不再是简单的火箭湖人直播纬来体育圆柱纬来体育火箭今日录像回放、纬来体育火箭今日录像回放刀具等工件,而是提出了很多表面曲线复杂,很难甚至不能用数学公式概括的工件,无法规划火箭湖人直播纬来体育轨迹,极大的增加了火箭湖人直播纬来体育难度。最新发展的利用三维数字测头技术配合测头跟踪技术就是在这样的技术要求下应运而生。

1 纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心及三维数字测头

  传统的轮火箭湖人直播纬来体育中心包括机械系统、数控系统和火箭湖人直播纬来体育系统三部分。机械系统作为纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心的主体,主要包括四个坐标轴:切向轴X、径向轴Y和垂直轴三个方向的直线轴,以及旋转主轴Φ。四个坐标轴都安装有光栅传感器,在运动控制指令下完成火箭湖人直播纬来体育任务。火箭湖人直播纬来体育系统只有切向X方向的电感传感器,可以根据纬来体育火箭今日录像回放的渐开线原理,以Φ轴、X轴两轴联动的形式完成纬来体育火箭今日录像回放误差的火箭湖人直播纬来体育。

图1纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心结构

  随着技术的发展以及被测工件的复杂化和多样化,火箭湖人直播纬来体育系统单一的切向火箭湖人直播纬来体育已经不能满足需要,很多工件都需要垂直方向和径向方向的火箭湖人直播纬来体育。所以目前纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育仪器的生产商都在积极研发三维数字测头,其中哈尔滨nba视频直播纬来体育火箭湖人直播纬来体育仪器有限公司最早研发出三维数字测头,并应用测头跟踪技术完成了未知曲线的火箭湖人直播纬来体育。三维数字测头是采用数字式光栅作为基准元件,在仪器切向(X)、径向(Y)、垂直(Z)三个方向由软件控制完成测力方向转换,根据需要依靠精密的机械实现各向互锁功能来进行配合火箭湖人直播纬来体育,测头上也有相应的指示灯来显示正在使用哪个方向的测力来进行火箭湖人直播纬来体育,如图1所示。三维数字测头是纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心的最高配置,结合纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心的四坐标轴系统,可完成各种复杂的火箭湖人直播纬来体育任务。原则上只要测头可以够到的地方,配合相应的软件,都可以进行火箭湖人直播纬来体育。三维数字测头具有火箭湖人直播纬来体育精度高,测力可调范围大,方向转换灵活等优点。

图2三维数字测头

2 测头跟踪技术

  由于测头结构的限制,纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心测头每个方向的量程都在1mm左右,在不能规划火箭湖人直播纬来体育轨迹时,测头的量程是不能完全覆盖工件火箭湖人直播纬来体育曲面的变化范围的,有些情况无法以传统的“标准轨迹”方法进行火箭湖人直播纬来体育,如凸轮轴、摆线纬来体育火箭今日录像回放、圆柱纬来体育火箭今日录像回放齿根火箭湖人直播纬来体育等情况就无法完成。测头跟踪技术是根据测头传感器采集的数据来控制机器主体各轴的运动,使火箭湖人直播纬来体育过程中测头在量程范围之内工作,测头工作范围越小,说明跟踪的越好。根据火箭湖人直播纬来体育中心的结构,未知曲面采用径向火箭湖人直播纬来体育是最简单方便的方法。径向的机械结构简单,惯性相对较小,控制精度高。但对于有些法向变化大的曲线,还需要在火箭湖人直播纬来体育过程中进行转换跟踪坐标或者二轴、三轴同时跟踪,优化跟踪控制方案,才可以取得满意效果。所以测头跟踪技术最好是与三维数字测头配合使用。哈尔滨nba视频直播纬来体育公司为贵州群建设计的纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心就是采用三维数字测头和直线电机配合测头跟踪技术实现了摆线纬来体育火箭今日录像回放、未知凸轮轴的火箭湖人直播纬来体育。

  测头跟踪方法有很多种,纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心上应用的有阈值限定法,超前控制法等,还有根据电子纬来体育火箭今日录像回放轴轴跟踪进行测头跟踪的。但是经过实践,可以发现以上几种方法都不能达到理想的跟踪效果。阈值限定的跟踪误差在1mm之内,超前控制法的跟踪误差在0.3mm以内。运动控制卡自带的电子纬来体育火箭今日录像回放功能也可以实现轴轴跟踪,但由于运动控制卡的限制,经常在某些条件下无法完成跟踪任务,如在凸轮轴火箭湖人直播纬来体育过程中,若在最大值点附近开始检测,且火箭湖人直播纬来体育速度稍大,就无法完成跟踪任务。可见其对火箭湖人直播纬来体育速度的要求很高。

  nba视频直播纬来体育公司的测头跟踪技术,采用基于无模型自适应外环补偿的鲁棒滑模控制方法,实现了测头的完美跟踪。虽然滑模控制方法已经广泛地应用在很多领域,但值得注意的是,从本质上讲滑模控制方法是以被控对象的数学模型为基础建立的。众所周知,在实际中无论采用何种建模或者辨识方法,未建模特性和模型不确定性等因素总是存在并且可能会使基于该模型设计的控制系统的闭环性能变差甚至出现振荡或发散的情况。与传统的基于被控对象数学模型的控制方法不同,无模型自适应控制是一种建立在被控系统输入和输出数据基础上的控制技术。与传统基于模型的控制方法相比,无模型自适应技术具有以下优点[1]:

1) 以被控系统的输入输出数据为基础,无需任何系统先验知识;

2) 无需在线或者离线的训练过程;

3) 计算量较小、结构简单且容易实现。

无模型自适应外环补偿控制的主要设计步骤如下:

1) 在每个采样点建立等效动态线性化模型;

2) 通过系统的输入输出数据对伪偏导进行估计;

3) 通过选择适当的准测函数设计无模型自适应控制律。

带有无模型自适应外环补偿的工鲁棒滑模控制系统结构如图3、图4所示。

图3鲁棒滑模控制器结构示意图

图4带有无模型自适应外环补偿的鲁棒滑模控制结构示意图

对于离散非线性系统,考虑控制准则函数


基于CFDL的无模型自适应控制律为

  为实现式(2)表示的无模型自适应控制,需要利用时变伪偏导    。但由于被控系统的模型未知,所以    的精确值无法获得。因此,需要利用系统的输入和输出数据近似估算    。设计了一种伪偏导估计准则函数

其中,   为   的估计值;μ >0为权重系数。

  对上式关于   求极值,则   的估计算法可以表示为


其中,η∈(0,1]为补偿因子。权重系数μ的作用不是通常意义上的防止出现奇点,而是调节    的估计变化速度。

  总结前述伪偏导估计方法(4)和控制算法(2),无模型自适应控制方案为:

,如果或者,,其中,   为足够小的正数,    为     的初值。

  采用无模型自适应外环补偿的鲁棒滑模控制方法进行测头跟踪,跟踪误差可以达到0.02mm以内。

3 测头跟踪技术在纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心上的应用

3.1 凸轮轴火箭湖人直播纬来体育

  凸轮轴是发动机、机油泵等机构里关键零件。对于凸轮轴这样的工件在纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心进行火箭湖人直播纬来体育时,利用纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心独有的精密回转轴系,最方便的火箭湖人直播纬来体育方式是采用极坐标火箭湖人直播纬来体育方式,而极坐标火箭湖人直播纬来体育时,仪器径向坐标在火箭湖人直播纬来体育控制过程中,由于与回转主轴的运动非线性,或者根本无法预知运动轨迹,利用前述测头跟踪技术很容易实现火箭湖人直播纬来体育,对回转圆光栅、径向光栅及三维测头径向光栅进行数据采集处理,得到极坐标的火箭湖人直播纬来体育数据,并可进一步进行误差处理,得到如凸轮轴升程误差等项目。凸轮轴火箭湖人直播纬来体育结果如下:

图5凸轮轴火箭湖人直播纬来体育报告单

3.2 摆线纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育

  摆线纬来体育火箭今日录像回放作为RV减速器的关键部件,是目前行业最热门的纬来体育火箭今日录像回放研究对象,由于摆线纬来体育火箭今日录像回放传动过程需要进行修形设计制造,以利于传动,同时,为提高摆线纬来体育火箭今日录像回放副传动精度,减少机构“背隙”,RV机构中的摆线纬来体育火箭今日录像回放要求很高的制造精度。同理,在纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心上,锁定三维测头的切向及垂直方向,主轴转动,仪器径向通过三维测头的径向测微功能,实现仪器径向对主轴的测头跟踪控制,采用极坐标火箭湖人直播纬来体育方式,对纬来体育火箭今日录像回放误差进行全量数据采集及误差处理,完成摆线齿廓的火箭湖人直播纬来体育,火箭湖人直播纬来体育结果如下:


图6摆线纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育报告1                       图7摆线纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育报告2

3.3 齿根轮廓火箭湖人直播纬来体育

  纬来体育火箭今日录像回放根部火箭湖人直播纬来体育作为纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心的扩展的辅助功能,随着对纬来体育火箭今日录像回放制造质量的提高,越来越得到一些客户的重视,纬来体育火箭今日录像回放根部不参与纬来体育火箭今日录像回放啮合,不影响传动质量,但是,由于“滚剃”、“滚磨”制造纬来体育火箭今日录像回放工艺,会产生加工结合部的台阶过渡,会在纬来体育火箭今日录像回放使用过程中产生应力集中,影响纬来体育火箭今日录像回放受力情况。由于齿根曲线的不确定性,在传统的纬来体育火箭今日录像回放齿廓火箭湖人直播纬来体育中,齿根部分是无法火箭湖人直播纬来体育的。由于纬来体育火箭今日录像回放齿根部分无法用确切的数学公式表达,属于一种未知曲面。而采用本文所论述的测头跟踪技术实现任意“未知轮廓扫描”功能,可以很好的完成纬来体育火箭今日录像回放根部扫描火箭湖人直播纬来体育,丰富、提升了纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育功能。纬来体育火箭今日录像回放轮廓火箭湖人直播纬来体育结果如下:

图8纬来体育火箭今日录像回放齿根轮廓打印报告

4 测头跟踪技术在纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心上更为宽广的功能扩展

  纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心最早是针对圆柱纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育发展起来的最新一代纬来体育火箭今日录像回放量仪,火箭湖人直播纬来体育原理是采用标准轨迹精确控制形成所需要火箭湖人直播纬来体育的空间标准理论轨迹曲线,由测微测头进行误差采集后进行误差处理,完成所需要的误差项目的火箭湖人直播纬来体育。

  在标准轨迹控制的基础上,增加测头跟踪技术,除上述方面的应用外,还可大为扩展纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心的应用功能:

(1)未知纬来体育火箭今日录像回放辅助测绘功能,提高火箭湖人直播纬来体育效率;

(2)弥补大规格粗加工纬来体育火箭今日录像回放,标准轨迹法误差超出测微测头传感器量程时无法火箭湖人直播纬来体育的不足;

(3)大模数滚刀“凸头”的火箭湖人直播纬来体育;

(4)各种未知轮廓、形位误差项目的火箭湖人直播纬来体育。

5 结论

  本文针对纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心的三维数字测头和测头跟踪技术的必要性进行了分析和阐述,并通过实际应用展示了测头跟踪技术的优势,实际上利用测头跟踪技术可以对任意未知曲线进行火箭湖人直播纬来体育,这不仅解决了特殊纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育问题,还增加了纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育中心火箭湖人直播纬来体育的灵活性,更是为比较火箭湖人直播纬来体育方法的产生奠定了技术基础,让纬来体育火箭今日录像回放火箭湖人直播纬来体育向个性化火箭湖人直播纬来体育的发展方向迈出了一大步。


参考文献

  [1] Hou Z, Jin S. Model free adaptive control: theory and applications[M]. CRC

press, 2013.                         


[2] 周广才 《纬来体育火箭今日录像回放坐标火箭湖人直播纬来体育系统及纬来体育火箭今日录像回放坐标火箭湖人直播纬来体育方法的研究》天津大学 硕士论文,1993.3




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