一、基于NURBS的NC磨床方案创新设计系统研究（论文文献综述）
李启平[1]（2020）在《数控凸轮轴磨床控制系统设计与优化研究》文中研究指明本论文是由长沙市科技项目资助下展开研究的,自2009年以来,我国成为世界上最大的汽车生产大国,而作为我国汽车发动机的关键零部件之一的凸轮轴磨削加工装备,一直制约着我国汽车工业的发展。如何提高凸轮轴的加工精度和加工节拍,一直是我国磨削装备领域的研究热门话题。因此,本文研究的数控凸轮轴磨床控制系统及优化具有重要意义。所以论文的选题具有一定的理论意义和重要的使用价值。首先针对目前凸轮加工节拍不高的问题,本文提出了基于T-S模糊控制器的凸轮旋转速度预测算法,通过MATLAB仿真,将该算法运用C#编程,并移植到基于西门子840D-SL数控系统的数控凸轮轴磨床中,能实现凸轮旋转速度的预测和生成C轴位移数控加工子程序,经磨削加工并测试,凸轮轴轮廓误差在?0.02mm范围内,凸轮表面粗糙度达到Ra0.25μm,每片凸轮加工效率提高0.3s以上,实现凸轮轴加工的精密高效稳定磨削。其次针对凸轮升程局部超差的问题,将原凸轮升程值与乘以系数的凸轮加工后检测的升程误差值之差值,而后用m次多项式局部光滑得到新的凸轮升程值。首次将该算法运用C#编程,并移植到基于西门子840D-SL数控系统的数控凸轮轴磨床中,能实现凸轮升程值的误差补偿和生成新的X轴位移数控加工子程序,将有效的提高了凸轮的加工精度,其凸轮升程误差值控制在?0.015mm范围内。最后以西门子840D-SL数控系统作为软硬件平台,利用840D-SL数控系统人机交互界面的开放优势,加入可以实现特殊工艺和操作的定制界面。实现X轴、C轴数控加工的自动编程和凸轮轴的智能化加工。
王元[2]（2020）在《叶片抛磨机器人研制》文中指出叶片是动力设备中的重要零件,其铣削成型后的表面留有明显的铣削刀痕,目前企业普遍采用人工抛磨的方式对叶片进行精加工,不仅效率低,而且加工获得的叶片表面一致性差。根据某企业的实际需求,本文开发了一款六自由度关节式工业机器人,用于叶片抛磨加工。主要的研究内容如下:（1）制定了叶片抛磨系统的总体方案,设计了一款六自由度关节式机器人和三个抛磨加工单元,求解了机器人的工作空间。基于ANSYS对机器人的本体结构和主要零部件进行了静力学和模态分析。（2）建立了基于D-H法的机器人运动学模型,求解出了机器人运动学的正、逆解表达式,采用牛顿-欧拉法建立了机器人各关节的动力学递推模型,为机器人控制系统算法模块的开发提供了理论依据。（3）基于倍福CX5140控制器设计并搭建了机器人的电气控制柜。基于倍福TwinCAT3设计了机器人控制算法、开发了用户操作界面,实现了机器人的关节坐标系和笛卡尔坐标系操作、状态监控等功能。（4）设计了机器人运动学参数误差标定方案。采用UG建立叶片三维数字化模型,并生成叶片的刀位轨迹,通过后处理将其转换成机器人笛卡尔坐标系中的加工代码,最后采用ADAMS仿真分析了机器人加工轨迹,验证了机器人加工轨迹的准确性。
俞烨[3]（2020）在《机器人砂带打磨系统的轨迹及打磨力控制研究》文中提出通过机器人砂带打磨系统,不仅需生成高效的打磨轨迹,还需保证工件的尺寸精度和表面质量,故有必要针对机器人砂带打磨系统展开研究。本文针对机器人砂带打磨系统,从打磨轨迹规划与优化、轨迹补偿、打磨恒力控制三方面展开了研究,同时,通过搭建相应的实验平台来实现并验证算法的可行性。为了生成针对复杂曲面工件的机器人打磨轨迹,对打磨轨迹规划和优化算法进行了研究。通过工件三维模型提取出待加工曲面的数据;对刀路插补方法进行优化,并用该方法生成打磨刀路的刀位点,避免了工件的过切现象;提出了基于等参数线法和等残留高度法的行切刀路生成算法,避免了相邻刀路间的相交和边界问题;根据刀位点坐标系、刀具坐标系和机器人基坐标系之间的关系,利用刀位点信息生成机器人打磨轨迹;针对可能发生的机器人关节角变化幅度过大及打磨碰撞问题,提出了基于递归法的机器人打磨轨迹优化算法。为了降低由于机器人绝对定位精度导致的打磨轨迹偏差,对机器人打磨轨迹补偿算法进行了研究。利用改进的机器人结构模型,构建了基于映射关系的六自由度机器人误差模型,并通过该误差模型分析了机器人位置与位置误差之间的空间相似性;考虑到机器人工作空间内存在的空间相似性,提出了基于协同克里金空间插值法的打磨轨迹补偿算法,并用半变异函数减少了算法的运算量;利用MATLAB进行了补偿算法仿真实验,在理论仿真层面证明了打磨轨迹补偿算法的可行性。为了提高机器人砂带打磨的加工质量,针对末端夹持工件的六自由度机器人砂带打磨平台,对机器人砂带打磨恒力控制算法展开了研究。对机器人末端工件和砂带轮之间的接触力进行分析,简化并验证了打磨法向力和切向力之间的关系;通过简化关系以及打磨力与传感器坐标系上力的映射关系,建立了一维力传感器上接收的力与打磨接触力之间的关系;探讨了打磨时形变和打磨深度的关系,并建立了基于变形的机器人砂带打磨动力学模型;考虑到砂带打磨力的非线性和不确定性,提出了基于自适应滑模迭代算法的打磨力控制算法,并证明了算法的稳定性。为了验证算法的有效性,搭建了相应的实验平台,并围绕相应算法设计了三类实验。仿真和打磨实验结果表明,轨迹规划和优化算法能够生成高效、关节角变化小且无碰撞的打磨优化轨迹;补偿算法能够降低打磨轨迹偏差,进而提高工件的尺寸精度;打磨恒力控制算法能将打磨力控制在一定范围内,提高工件的表面质量,从而验证了相应算法的可行性。
邱磊[4]（2020）在《发动机叶片表面的机器人精密磨削加工》文中认为航空发动机叶片的叶形面质量对于发动机整机性能具有重要影响,复杂的叶片叶型设计满足了对叶片的空气动力学要求的不断提升,也给叶片加工制造带来了很大困难。专用的叶片数控磨削机床的使用提高了叶片加工的效率和精度,但由于叶片种类繁多,且大多数处于不断改进和变化,专用叶片数控磨床尚很难适应所有的叶片磨削加工。关节型机器人用于航空发动机叶片的加工,已引起领域内的重视,鉴于应用机器人进行叶片表面磨削,具有一定的技术优势,因此,具有很好的发展前景。本文面向航空发动机叶片制造技术发展需求,开展航空发动机叶片机器人精密磨削加工相关理论和关键技术研究,主要研究内容和成果如下。（1）基于表面粗糙度模型理论描述发动机叶片的表面质量、表面的微观形貌特征,通过数值模拟的方法,对某型叶片的平面叶栅进行流场分析,设置不同的叶片与气流交界面的壁面函数,获得若干组计算结果,与光滑表面的叶片流场模拟值进行比较,得到兼顾叶片性能和经济效益的表面粗糙度值。根据叶片成型的原理和叶片积叠面的几何特点,对叶片的加工误差进行研究,分析这些误差存在的形式和所处位置,指出加工方法的不足成为误差来源的可能性。选取某航空发动机第二级压气机基元级的平面叶栅作为研究对象,通过数值计算的方法,定量分析了各种误差所造成的负面影响。（2）研究基于机器人对叶片进行分区域磨削加工的技术方法,利用机器人执行端拟合叶片的复杂表面,以完成叶片毛坯的磨削。使用样条曲线拟合叶片毛坯的轮廓曲线,并根据叶片截面轮廓曲率判断被加工区域的属性,以此划分加工区域。研究机器人夹持磨削工具或夹持叶片工件的工作模式,针对不同特点的叶片和不同的加工需求,提出了四种基于机器人的叶片表面磨削方案及其机器人的布置方案。对基于机器人的叶片表面磨削加工的空间曲面拟合、路径规划技术进行了实验验证。（3）从宏观尺度和微观尺度两方面对叶片表面磨削中的接触形态和接触力展开研究。在宏观方面,提出基于接触理论的叶片表面与磨削工具的接触模型;在微观方面,选取带有铣削纹理的叶片表面微元和粘附有磨粒颗粒群的磨削工具微元进行研究,从理论上建立了相关数学模型,且使用数值模拟方法对接触力进行了仿真分析。研究磨粒群颗粒的行为特点,用剪胀理论阐述磨削过程中磨粒群的受力和变形、逃逸失效等行为,建立了磨粒颗粒的接触力传递模型,并进行了仿真分析。建立了砂带机接触轮与叶片表面接触力的测量装置,基于机器人夹持小型砂带机、变位器夹持叶片工作模式进行了叶片磨削实验。（4）针对长时间加工叶片的磨削工具,研究其磨粒对材料去除能力的衰减因素,以保证叶片表面质量的一致性。依据磨粒的磨损程度确定磨削工具的寿命,将磨粒的磨损进程分为三个阶段,分别对三个阶段的磨粒磨削能力进行了数值模拟分析,将仿真获得的数值代入参数模型,计算出模型所预测的参数,通过实验获取实测参数值,并与仿真值进行对比,评估参数模型的稳定性和准确度。
李丽[5]（2018）在《基于STEP-NC标准的机器人加工系统关键技术研究》文中进行了进一步梳理随着机器人技术的快速发展,机器人越来越多地应用于加工领域。与传统的数控机床相比,机器人加工具有加工成本低、工作空间大、高柔性的优点,多应用于大尺寸的复杂曲面加工领域及大型工件的钻削加工领域。但是,由于刚度的限制,机器人加工主要针对低切削力和较低精度要求的零件加工领域。目前的机器人加工系统大多使用传统数控系统领域中的ISO6983标准（G/M代码）作为编程数据接口,首先使用CAD/CAM系统生成零件加工刀具轨迹数据及G代码指令,然后使用专用的机器人后处理系统将G代码转换成机器人运动指令,驱动机器人完成零件的加工。由于G代码中只包含刀具运动指令而不包含其他任何高层次加工信息,且各厂家G代码格式不统一,使得不同的机器人之间加工程序不能实现共享与交换,且机器人加工系统不能与CAD/CAM系统集成,不利于实现智能化,限制了机器人在加工领域内的发展。STEP-NC标准是在数控加工领域出现的新的编程接口标准,它基于STEP标准实现了数控加工领域中产品信息描述的标准化和完整性,为实现数控系统的智能化、集成化、柔性化和开放性奠定了基础。由于机器人作为加工机器与数控机床具有相似的控制原理,因此本文将STEP-NC标准应用于机器人加工领域。随着STEP-NC标准的不断发展与完善,以及STEP-NC标准在数控加工领域中的逐渐应用,如何将STEP-NC标准应用于机器人加工领域,以及如何扩展STEP-NC标准使之更适合于机器人加工,满足机器人加工技术发展的需求,仍然是需要深入研究的问题。本文基于STEP-NC标准,从机器人结构及运动学建模理论入手,对STEP-NC标准应用于加工机器人所涉及的关键技术进行了深入的研究,并通过仿真、实验和综合分析的方法对所研究的理论、方法及技术进行了验证,为基于STEP-NC的机器人加工控制系统的构建提供了理论基础,为机器人加工技术的实现提供了技术基础,扩展了 STEP-NC标准的应用范围,促进了 STEP-NC标准的进一步发展。全文的主要研究内容如下:（1）论述了课题研究的背景及意义,分析了机器人加工关键技术的国内外研究现状,通过分析当前机器人加工系统中所存在的问题,指出研究基于STEP-NC的机器人加工技术的必要性和先进性。（2）为了解决目前机器人加工编程接口标准所存在的问题,将STEP-NC标准引入机器人加工领域,在分析STEP-NC数据模型的基础上,对其进行了扩展,增加了机器人加工相关数据模型的定义,使得机器人加工系统支持STEP-NC数据模型。通过对STEP-NC数据模型的扩展,解决了机器人加工系统与C AD/CAM系统的集成问题。（3）针对机器人加工系统的实现问题,在深入分析系统功能需求的基础上,提出了基于STEP-NC的机器人加工CAM系统架构,系统以STEP-NC文件信息解析模块为基础,对系统主要模块的功能模型进行了详细深入的研究。为了提高系统的通用性和可移植性,采用面向对象技术、组件技术,并使用C#和C++语言构建了基于STEP-NC的机器人CAM原型系统,实现了系统模块的各项功能。（4）基于机器人STEP-NC数据模型,对基于STEP-NC的加工机器人运动学建模问题进行研究,为了克服常用的D-H法的缺点,在分析机器人结构的基础上,采用旋量法对机器人正运动学进行建模。在此基础上,针对机器人运动学逆解问题,为了消除逆解问题对子问题的依赖,基于旋量法与递推公式法推导了机器人逆运动学求解方法,算法推导简单,容易实现,求解精度高,运算速度快,有利于提高机器人加工的实时性。基于旋量指数积公式对串联机器人雅克比矩阵进行求解,并分析了机器人的奇异位形,并利用MATLAB对机器人的奇异性进行了仿真分析,仿真结果验证了分析结果的正确性。（5）针对基于STEP-NC的机器人加工程序的生成问题,基于STEP-NC文件中的加工信息及机器人信息,首先对机器人任务空间轨迹进行规划,然后将任务空间轨迹转化到关节空间,采用机器人逆运动学求解算法将刀位点轨迹转化到关节空间;将刀轴矢量通过旋转坐标变换变换为机器人旋转矩阵,并结合基于旋量的机器人正运动学方程求取关节角,此角度值作为求运动学逆解的约束,以保证机器人加工时刀轴矢量相对于工件表面不变。接着对关节轨迹进行插补计算,求得插补点坐标。最后,将插补点坐标按照机器人程序规则生成机器人加工程序。为了提高机器人加工轨迹的平滑性,采用7次NURBS曲线构建机器人关节空间轨迹。为了提高加工机器人的加工效率以及加工平稳性,对机器人关节加工轨迹进行了优化,基于骨干粒子群优化算法提出了一种自适应罚函数的约束多目标骨干粒子群优化算法,对机器人加工过程中的时间、速度、加速度、加加速度等指标进行多目标优化,从而保证机器人加工程序具有良好的平稳性。（6）为了验证本文方法的正确性和有效性,搭建了机器人实验平台,并在该平台上进行了机器人加工零件的实验,验证了基于STEP-NC的机器人加工CAM系统的各项功能。
孙立剑[6]（2018）在《基于高斯过程的复杂光学曲面重建和多传感器数据融合方法研究》文中提出超精密加工技术的高速发展,促使具有多几何特征的复杂光学曲面越来越广泛地应用于光电产品、生物医学等领域来实现产品的小型化和功能的多样化。为了保证这些新型曲面质量的可靠性,需要精密曲面测量技术对这类复杂曲面进行各个尺度几何特征的测量,综合评定其加工精度。在过去的几十年里测量仪器已经有了很大的发展,多传感器测量设备越来越多地应用于多特征复杂曲面的测量,但大部分只是简单地将多种传感器整合到同一平台,未能系统性地研究包括复杂曲面重建模型、测量规划、多传感器数据匹配与融合等在内的基础理论,导致传感器之间的协同性和互补性较差,未能真正意义上展现出多传感器测量技术的优势。与此同时,曲面测量数据一般符合高斯分布或近似高斯分布,具有统计学特性,但是大多数方法未考虑到曲面模型和数据分布之间的关系,也忽略了数据之间的相关性。而高斯过程作为一种基于贝叶斯核方法的模型,具有优良的自适应能力和非线性处理能力,既能处理高斯分布数据,也能处理一些非高斯分布的数据集,充分利用了数据的分布和数据之间的相关性信息,同时还能提供预测均值和不确定度,适应于曲面测量数据的处理。因此,本文从曲面模型的研究出发,提出了基于高斯过程的复杂曲面重建与多传感器数据融合方法,通过构建曲面几何特征与核函数性质之间的对应关系,实现曲面形态特征的统计学表征,自适应采样和多传感器数据融合,提高复杂曲面测量效率的同时保证测量精度。本文的主要工作及成果归纳如下:一、提出了基于复合核函数理论的复杂曲面重建方法。该方法不仅充分考虑到数据的分布性和数据之间的相关性,还将曲面几何特征和核函数本身的性质结合起来,将曲面先验知识融合到核函数的选择中,从而可以利用相同的点达到更好的曲面重建精度要求。同时,该方法还能解决测量数据中存在的噪声问题,能够输出预测值和对应的不确定度。二、针对接触式测量头对复杂曲面测量效率低下的问题,提出了基于特定核函数高斯过程的自适应曲面采样方法。该方法将高斯过程作为数学模型来近似代替所测量的曲面,通过设置不同的复合核函数来学习各种不同几何形貌特征,并将曲面重建误差和曲面重建不确定度的组合作为自适应采样的评判标准,通过在线确定采样点的方式实施曲面采样,模型的自优化算法可以用较少的点达到曲面重建精度的要求。三、提出了基于特定核函数的高斯过程的多传感器数据融合方法。为了提升复杂曲面的测量效率和测量精度,引入了多传感器测量系统。对于来自同一测量曲面的不同传感器测量得到的数据,如果两种传感器经过标定之后没有明显的系统性偏差时,利用异方差高斯过程进行数据融合减小曲面重建模型的不确定度;当其中一个传感器有明显的难以补偿的系统性误差时,利用相依高斯过程融合方法处理系统性偏差和噪声的影响,获取高精度和低不确定度的融合结果;当数据量较大或匹配误差较大时,采用加权最小二乘和高斯过程的混合数据融合算法以减小匹配误差并提高计算效率。四、设计光学磨床多传感器在位测量系统并进行加工件的检测实验。根据多传感器测量系统的协作性和互补性要求,将接触式传感器和非接触式测量传感器联合使用,并对传感器进行标定。为了提高在位测量设备的精度,对机床关键部位的结构进行了优化,并对机床的几何误差进行了标定。当从传感器获得测量数据之后,通过标定模型对这些数据进行补偿,最后将基于高斯过程的算法集成到在位检测系统中,并对实际加工的复杂曲面进行采样、融合和重建,在保证精度的同时提升了检测效率。综上所述,基于高斯过程学习的曲面重建、采样和数据融合方法,充分利用了数据的分布性和数据之间的相关性信息,克服了传统方法主要易受测量曲面的影响以及无法对多几何特征曲面有很好的表征性能。随着计算机水平的不断提升和人工智能的不断发展,这类基于概率统计模型的机器学习方法将会在多几何特征复杂曲面的测量领域产生较大的突破并促进下一代先进光学曲面在多个领域的进一步发展和应用。
王旭光[7]（2017）在《烟气轮机动叶片数控加工方法的研究》文中研究说明叶片类零件是航空航天发动机、轮船燃气轮机、烟气轮机以及电力行业中所用的发电机等动力机械的主要工作零部件,它们有着广泛的应用。这类零件在工作时,在经过烟气轮机动叶片的高温高速气体的推动下驱使主轴做旋转运动。叶片的设计结构以及加工制造精度对整个机器的工作效率有着直接的影响。YL型烟气轮机动叶片是一种复杂扭转的自由曲面零件,曲面造型困难,其加工工艺性较差,在对其进行加工时,动叶片的实体造型及数控机床要求很高。传统在普通的数控机床上先进行粗加工,再进行磨削、抛光等精加工;这种传统的加工方式不仅费时而且难以保证所加工曲面的精度与质量。随着数控技术的日益发展,目前此类零件采用多轴联动数控机床进行加工制造,从而保证了其加工精度以及提高了加工速度,但是在这种多轴联动的数控加工过程中,各个轴对烟气轮机动叶片相互作用,在力的作用下动叶片叶身极易发生形变,研究分析烟气轮机动叶片的加工方法是很有必要的。本文以YL型烟气轮机动叶片的数控加工的加工工艺规划、CAM编程技术、叶片加工过程中切削变形的有限元仿真等进行研究。对YL型动叶片的结构设计、动叶片空间型线坐标以及数控加工过程进行了分析研究。首先运用了NURBS曲线的拟合算法,将节点插入算法应用到了动叶片截面型线造型中,采用了UG软件中的NURBS样条曲线构造器功能,在多个截面上能够准确的绘制出了动叶片的截面曲线造型,并利用UG的NURBS曲面造型模块生成了YL型烟气轮机动叶片的实体模型。根据零件的结构特点进行工艺分析,运用UG的加工模块对其进行了加工仿真,并且生成了刀具轨迹。其次研究其在数控加工中的受力变形情况。运用ANSYS软件分析了在切削加工中零件在切削力的作用下的变形,分析了叶片的受力分布。最后对YL型烟气轮机动叶片的叶身曲面进行了CAM自动数控加工编程、生成了数控加工的NC代码,并在并在MAZAK Integrex 200-ST型五轴联动数控加工机床上进行加工试验验证,取得了良好的效果。
黄国强[8]（2016）在《多轴精密数控系统关键技术的研究与开发》文中指出自由曲面光学元件具有优良的光学性能,能有效简化结构,提高光学系统可靠性,在测量、航天、军事等领域有着广泛的需求。随着光学技术的发展,光学自由曲面需要更高的轮廓精度和表面质量,而传统的数控加工技术已无法满足精密零部件和精密光学的需求。为了提高精密加工的效率和质量,研究高精度的光学自由曲面加工方法,实现高性能的精密数控系统和设备势在必行。本课题基于五轴自由曲面机床的机械平台,围绕多轴精密数控系统的软硬件架构设计、设备通信、I/O管理、大型程序处理和控制以及精密数控程序自动生成等关键技术进行研究和开发。针对系统硬件架构,分析了精密自由曲面的加工要求和机床平台的特性,采用主从结构,分别为工控机、顺序控制模块、运动控制模块和控制面板进行选型和设计。针对系统软件架构,分别从系统组织结构、设计元素、任务管理策略、数据存储方案和人机界面五个方面进行研究,并基于线程控制,提出了一种采用事件队列实现任务管理的策略。同时,通过动态绑定的机制,实现人机界面的管理。针对PLC的通信协议以及其半双工通信方式的特点,开发出相应的通信程序。根据控制面板的实际工作特点和汉明码的编码译码原理,制定了相应的通信协议和通信机制。同时,提出了一种分配管理器集中控制方法,实现I/0的分配管理和控制。针对内存不足导致大型数控程序难以显示和编辑的问题,设计了一种三页切换机制,并将其进行优化,突破内存瓶颈。同时,提出了预加载和模块化方案,利用A3200软运动控制器的程序控制函数库实现大型加工程序的控制,并对两种方案的优缺点进行了分析和比较。通过对等间距、等弦长和等误差直线逼近算法的分析,根据旋转对称非球面的数学模型,提出了逐点逼近法,实现旋转对称非球面的自动编程。同时,采取二分查找法,解决了NURBS曲线的反算问题,实现了逐点逼近法在NURBS曲线上的复用。针对NURBS曲线的特点,提出了逐段逼近算法,实现对NURBS曲线的等误差逼近。通过对旋转对称非球面和NURBS曲线进行仿真实验,验证了逐点逼近法和逐段逼近法的可行性。实际加工实验结果表明,本文研发的多轴精密数控系统性能稳定,可实现精密数控加工。
王洪[9]（2014）在《精密高效非圆磨削关键控制技术研究与应用》文中研究指明高档数控机床制造能力在很大程度上反映着一个国家科技水准和综合实力。我国已将其列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》16个重大专项之一，如何提高高档数控磨床的磨削精度和效率，是当今高档数控磨床磨削领域研究的热门课题。本文正是为解决高档数控非圆磨床的磨削加工精度和效率的难题，在国家科技部支撑项目资助下，对精密高效非圆磨削关键控制技术进行了深入系统地研究，主要内容包括：（1）针对高档数控非圆磨床磨削精度和效率难以提高的难题，根据切点跟踪磨削法、恒磨除率原理及凸轮形状与砂轮空间位置关系，建立了非圆磨削砂轮进给、工件旋转两轴联动的理想运动学数学模型。根据系统传动机构特性、系统驱动能力、凸轮磨削加工精度等要求，确定了砂轮进给、工件旋转的限定条件，解决了非圆磨削的难加工的问题。（2）针对凸轮磨削加工效率低的问题，以砂轮进给为研究对象，在限定弓高误差、砂轮进给速度、加速度、加加速度等约束条件下，提出了砂轮进给双向寻优自适应同步加速控制方法，在保证加工精度的前提下，解决了非圆磨削的高效加工难题。通过相关实验验证了上述方法的正确性和有效性。效率比原机床提高了16.78%。（3）针对凸轮磨削过程中存在局部升程误差超差的问题，以升程误差为研究对象，提出了自适应加权支持向量机的凸轮升程误差离散点拟合方法，根据圆率符号确定了误差点之间的光滑性，以及不光滑点与相邻点之间夹角与加权值之间的关系，解决了凸轮升程误差的补偿问题，实现了非圆磨削的精密加工。通过实验，验证了该计方法的准确性与实用性。（4）针对砂轮磨损状态在线检测与修整的难题，以声发射信号为研究对象，提出了磨削过程砂轮状态在线检测与修整方法，通过小波包、FFT频谱分析的方法获得砂轮加工工件、金刚滚轮修整砂轮不同特征向量，根据该特征向量分别建立了砂轮加工工件、金刚滚轮修整砂轮的RBF神经网络，解决了砂轮磨损状态在线检测与修整的难题。经验证，该方法能准确辨析出砂轮修整锋利时刻和砂轮加工工件的钝化时刻。砂轮修整锋利时刻错误率低于10-4。（5）针对精密高效凸轮轴加工设备的需求，提出并设计了一种精密高效凸轮轴磨床控制系统原理框图，开发了砂轮进给直线传功模块、工件旋转模块、CBN高速动静压电主轴模块，研制了非圆磨削控制系统、数控加工程序和PLC控制程序。运行结果表明，该机床磨削精度从±0.025mm提升到±0.015mm以内，经测试表面粗糙度Ra由原来的0.32m提升到0.25m以内。加工效率由280秒提升到233秒（四缸8片凸轮轴）。本文提出的砂轮进给双向寻优自适应同步加速控制方法、自适应加权支持向量机的凸轮升程误差离散点拟合方法、砂轮磨损状态在线检测与预测控制方法为精密高效非圆磨削智能控制系统提供理论依据和技术支持，对其他数控非圆磨削装备的研制具有重要的参考价值和借鉴作用。目前，在课题研究基础上开发的系列化数控凸轮轴磨床，整机性能指标达到预期的设计目标，已批量投入市场应用，完成了数控凸轮轴磨床从产品研发、成果转化到产业化的全过程。
陈青霞[10]（2013）在《复杂刀具型面磨床数控系统预插补模块研究》文中研究表明机床加工是现代机械制造业的重要手段之一。在机械加工的各种方法中,磨削加工精度和加工效率高。随着工业的发展,磨削加工应用越来越广泛。而数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。实现加工机床及生产过程数控化,是当今的发展方向,也是国内外研究的热点。数控加工预插补处理是数控系统的控制基础,它决定着数控系统性能的优劣。因此,数控预插补处理的研究对于整个数控加工技术的研究,有着重大的理论和现实意义。磨床数控系统预插补处理技术包括数控译码、刀具补偿、速度处理、其他辅助功能实现等。本文主要针对译码、刀补、轨迹规划等预插补做了研究。本文通过对国内外预插补技术发展现状的研究,以工控PC机作为上位机,固高GTS系列运动控制器作为下位机构建的七轴数控工具磨床数控系统为对象,主要研究重点在于实现数控系统NC代码解释、刀具半径补偿、磨削加工前处理等几大预插补软件模块。首先,针对工具磨床加工复杂刀具型面的特性,讨论数控系统的总体结构,以功能模块为单位,弱化各功能模块间的耦合,侧重研究模块自身功能的实现；其次,根据各预插补模块功能特点,基于Windows操作系统,使用面向对象的编程方法,设计软件开发方案,并开发出了友好的图形用户界面；最后着重研究了二维刀具半径补偿技术,采用方向矢量的概念经过数学几何计算和算法实现,得到刀心轨迹点坐标,并运用于磨削加工中的对数曲线刀补。从实例的磨削加工运行结果来看,本文设计的预插补处理模块能够满足复杂刀具型面加工的需求。同时,在设计过程中由于采用软件模块化设计思想,提高了开发效率。图44幅,表6个,参考文献85篇。
二、基于NURBS的NC磨床方案创新设计系统研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于NURBS的NC磨床方案创新设计系统研究（论文提纲范文）
（1）数控凸轮轴磨床控制系统设计与优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究背景 |
| 1.2.1 凸轮轴的传统磨削法 |
| 1.2.2 数控凸轮轴磨削法 |
| 1.3 国内外凸轮轴磨床技术发展现状 |
| 1.3.1 国外凸轮轴磨床技术发展现状 |
| 1.3.2 国内数控凸轮轴技术发展现状 |
| 1.4 课题的来源及论文主要研究内容 |
| 1.4.1 课题的来源 |
| 1.4.2 论文主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 凸轮轴磨床加工数学模型建立与仿真分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 凸轮轴工件介绍 |
| 2.3 数控凸轮轴磨床的磨削原理 |
| 2.4 凸轮轴加工数学模型建立及仿真分析 |
| 2.4.1 凸轮轴加工数学模型建立 |
| 2.4.1.1 砂轮进给位移方程 |
| 2.4.1.2 凸轮旋转速度方程 |
| 2.4.2 凸轮轴加工数学模型仿真分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于T-S模糊控制的凸轮旋转速度预测与优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于S曲线加减速控制方法的凸轮旋转速度预测 |
| 3.2.1 系统限制与分段方法 |
| 3.2.2 S型加减速控制方法 |
| 3.2.3 凸轮旋转速度预测 |
| 3.3 基于T-S模糊控制的凸轮旋转速度预测方法与优化 |
| 3.3.1 T-S模糊控制器原理 |
| 3.3.2 T-S模糊控制器的规则及后件参数的确定 |
| 3.3.3 T-S模糊控制器前件参数和隶属度函数的确定 |
| 3.3.4 T-S模糊控制器的优化 |
| 3.4 实例仿真、计算与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于分段式的多项式局部平滑的凸轮升程误差补偿方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 凸轮升程误差补偿基本原理 |
| 4.2.1 凸轮升程误差产生原因 |
| 4.2.2 凸轮升程误差补偿 |
| 4.3 凸轮升程误差补偿光顺处理方法 |
| 4.3.1 多项式局部平滑处理技术 |
| 4.3.1.1 多项式局部平滑处理技术基本原理 |
| 4.3.1.2 凸轮升程多项式局部平滑处理基本步骤 |
| 4.3.1.3 具体实例与仿真结果分析 |
| 4.3.2 凸轮升程误差补偿光顺处理方法小结 |
| 4.4 凸轮升程误差补偿光顺处理方法的结果仿真分析 |
| 4.4.1 局部平滑光顺处理结果仿真分析 |
| 4.4.2 多项式局部平滑方法组合使用结果仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于西门子840D-SL数控系统的人机接口界面设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 西门子840D-SL数控系统的简介 |
| 5.3 西门子840D-SL数控系统的配置 |
| 5.4 人机交互界面的总体方案设计 |
| 5.5 人机交互界面的设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 数控凸轮轴磨床调试与检验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 数控凸轮轴磨床的调试方法 |
| 6.3 数控凸轮轴磨床检测 |
| 6.3.1 数控凸轮轴磨床外观检测 |
| 6.3.2 数控凸轮轴磨床精度检测 |
| 6.4 数控凸轮轴磨床的加工工件检测 |
| 6.5 数控凸轮轴磨床调试检测结论 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研工作情况 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录A 凸轮升程、误差及凸轮升程误差补偿后的数据表 |
| 附录B 国内外数控凸轮轴磨床凸轮技术指标 |
| 附录C T-S模糊控制MATLAB仿真部分代码 |
| 致谢 |
（2）叶片抛磨机器人研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 叶片抛磨设备国内外发展现状 |
| 1.3 工业机器人的发展现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 叶片抛磨系统结构设计 |
| 2.1 叶片加工工艺要求 |
| 2.2 叶片抛磨系统总体方案设计 |
| 2.3 六自由度关节式机器人开发 |
| 2.3.1 机器人结构设计 |
| 2.3.2 电机与减速器选型 |
| 2.3.3 机器人工作空间分析 |
| 2.4 叶片抛磨加工单元设计 |
| 2.4.1 砂带抛磨单元设计 |
| 2.4.2 尼龙轮抛磨单元 |
| 2.4.3 角磨机抛磨单元 |
| 2.5 机器人结构有限元分析 |
| 2.5.1 机器人关键部件有限元分析 |
| 2.5.2 机器人整机静力学分析 |
| 2.5.3 机器人整机模态分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 机器人运动学与动力学 |
| 3.1 机器人运动学基础 |
| 3.1.1 机器人位姿描述 |
| 3.1.2 坐标变换 |
| 3.2 机器人运动学分析 |
| 3.2.1 机器人运动学模型 |
| 3.2.2 机器人正向运动学 |
| 3.2.3 机器人逆向运动学 |
| 3.3 机器人动力学分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于倍福控制器的机器人控制系统开发 |
| 4.1 控制系统硬件方案设计 |
| 4.1.1 控制系统通讯方式 |
| 4.1.2 控制系统硬件选型 |
| 4.1.3 电气控制柜的设计与搭建 |
| 4.1.4 伺服电机驱动器参数设置 |
| 4.2 机器人控制系统软件开发 |
| 4.2.1 开发环境概述 |
| 4.2.2 控制器与编程PC的通讯 |
| 4.2.3 控制系统的参数配置 |
| 4.2.4 控制系统软件开发 |
| 4.2.5 人机交互界面的开发 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 机器人标定与加工程序生成 |
| 5.1 机器人运动学参数标定方案 |
| 5.1.1 机器人几何误差分析 |
| 5.1.2 机器人几何误差标定方案 |
| 5.2 基于UG的叶片抛磨NC代码生成 |
| 5.2.1 叶片造型 |
| 5.2.2 叶片抛磨走刀方式确定 |
| 5.2.3 UG刀路文件生成 |
| 5.2.4 刀路文件后处理 |
| 5.3 基于ADAMS的加工程序验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
（3）机器人砂带打磨系统的轨迹及打磨力控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机器人打磨路径规划与优化的研究现状 |
| 1.2.2 机器人绝对定位精度补偿的研究现状 |
| 1.2.3 机器人打磨恒力控制的研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第二章 机器人砂带打磨路径规划研究 |
| 2.1 砂带轮坐标系的标定 |
| 2.1.1 砂带轮坐标系标定步骤 |
| 2.1.2 砂带轮坐标系标定原理 |
| 2.2 工件刀位点的生成 |
| 2.2.1 工件三维数据的提取 |
| 2.2.2 走刀方式及刀路生成方式 |
| 2.2.3 插补刀路的生成 |
| 2.2.4 走刀行距的计算 |
| 2.2.5 偏置刀路的生成及优化 |
| 2.2.6 刀位点的保存与输出 |
| 2.3 机器人砂带打磨路径的生成 |
| 2.3.1 刀位点坐标系的生成 |
| 2.3.2 打磨轨迹的生成原理 |
| 2.3.3 机器人砂带打磨轨迹规划算法的实现 |
| 2.4 机器人打磨轨迹优化 |
| 2.4.1 打磨轨迹的不足 |
| 2.4.2 优化原理及砂带轮坐标系调整 |
| 2.4.3 机器人打磨轨迹坐标系的平面描述及算法搜索域的生成 |
| 2.4.4 单步轨迹搜索过程 |
| 2.4.5 基于递归法的机器人打磨路径优化算法 |
| 2.4.6 机器人砂带打磨路径优化算法的实现 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 机器人砂带打磨轨迹补偿研究 |
| 3.1 机器人误差模型研究与分析 |
| 3.1.1 机器人DH模型的建立及改进 |
| 3.1.2 基于映射关系的机器人误差模型 |
| 3.1.3 基于机器人误差模型的误差相似性分析 |
| 3.2 基于协同克里金法的机器人打磨轨迹补偿算法 |
| 3.2.1 样本点数据获取原理 |
| 3.2.2 目标点误差值的估计过程 |
| 3.2.3 半变异函数及其模型分析 |
| 3.3 机器人打磨轨迹补偿算法的实现及仿真 |
| 3.3.1 机器人打磨轨迹补偿算法的实现 |
| 3.3.2 机器人打磨轨迹补偿算法的仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 机器人砂带打磨力控制研究 |
| 4.1 机器人砂带打磨受力分析 |
| 4.1.1 磨削力分析 |
| 4.1.2 机器人砂带打磨力分析 |
| 4.1.3 力关系的简化及验证 |
| 4.2 机器人砂带打磨动力学模型 |
| 4.2.1 机器人打磨动力学模型简介 |
| 4.2.2 机器人砂带打磨过程中的变形分析 |
| 4.2.3 基于变形的机器人砂带打磨动力学模型 |
| 4.3 机器人砂带打磨力控制算法研究 |
| 4.3.1 滑模控制算法 |
| 4.3.2 自适应迭代控制算法 |
| 4.3.3 自适应滑模迭代控制算法的控制律 |
| 4.3.4 自适应滑模迭代控制算法的稳定性分析 |
| 4.3.5 自适应滑模迭代控制算法的结构图 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 机器人砂带打磨实验及分析 |
| 5.1 机器人打磨实验平台 |
| 5.1.1 机器人打磨轨迹规划平台 |
| 5.1.2 机器人打磨轨迹补偿平台 |
| 5.1.3 机器人砂带打磨力控制平台 |
| 5.2 机器人砂带打磨轨迹规划实验 |
| 5.2.1 砂带轮坐标系的标定 |
| 5.2.2 V形工件的仿真实验与打磨实验 |
| 5.2.3 S形工件的仿真实验及打磨实验 |
| 5.3 机器人砂带打磨轨迹补偿实验 |
| 5.3.1 激光跟踪仪坐标系的标定 |
| 5.3.2 半变异函数的拟合及模型选取 |
| 5.3.3 打磨轨迹的补偿效果 |
| 5.3.4 基于补偿算法的球面打磨实验 |
| 5.4 机器人砂带打磨恒力控制实验 |
| 5.4.1 平面工件打磨力控制实验 |
| 5.4.2 曲面工件打磨力控制实验 |
| 5.4.3 球面工件打磨力控制实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 一、工作总结 |
| 二、创新点 |
| 三、工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（4）发动机叶片表面的机器人精密磨削加工（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 叶片的形状和材料 |
| 1.3 叶片制造过程 |
| 1.4 国内外叶片表面磨削技术研究现状 |
| 1.5 叶片制造难点概述 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第二章 叶片加工精度对其基本性能的影响 |
| 2.1 叶片表面粗糙度对其性能的影响 |
| 2.1.1 叶片表面粗糙度模型的修正及其控制方程 |
| 2.1.2 基于壁面函数修正模型的叶片性能分析 |
| 2.2 叶片加工误差对其性能的影响 |
| 2.2.1 叶片的加工误差 |
| 2.2.2 加工误差对叶片性能影响计算 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 叶片表面轮廓拟合与机器人磨削加工 |
| 3.1 叶片轮廓和分区加工 |
| 3.2 机器人加工路径拟合模型 |
| 3.3 机器人的叶片表面加工路径生成 |
| 3.4 机器人的布置 |
| 3.4.1 机器人夹持磨削工具 |
| 3.4.2 机器人夹持叶片 |
| 3.4.3 机器人组的应用 |
| 3.4.4 机器人与砂带机组 |
| 3.5 本章实验 |
| 3.5.1 叶片加工中的振动测试 |
| 3.5.2 叶片表面磨削实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 叶片表面加工中的接触及磨粒群行为 |
| 4.1 叶片加工中的接触模型 |
| 4.1.1 叶片表面与磨削工具的接触模型 |
| 4.1.2 加工中叶片接触力分布和模型求解 |
| 4.2 磨削工具中的磨粒群特性 |
| 4.2.1 磨粒群的行为和其本构模型 |
| 4.2.2 磨粒颗粒之间的接触 |
| 4.3 叶片磨削加工数值模拟 |
| 4.3.1 叶片与磨粒的微元模型 |
| 4.3.2 叶片加工仿真结果分析 |
| 4.4 磨削工具中磨粒群颗粒的微观行为仿真 |
| 4.5 本章实验 |
| 4.5.1 叶片和磨削工具接触力的测量 |
| 4.5.2 基于接触力控制的叶片表面磨削实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 叶片表面加工工艺参数化模型 |
| 5.1 磨粒颗粒的磨损 |
| 5.1.1 磨粒磨损的分段 |
| 5.1.2 磨粒群材料去除能力 |
| 5.2 叶片表面磨削的参数模型 |
| 5.3 数值模拟和结果 |
| 5.3.1 叶片表面建模和边界条件 |
| 5.3.2 叶片固定状态下的计算结果 |
| 5.3.3 叶片作进给状态下计算结果 |
| 5.4 本章实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 学位论文数据集 |
（5）基于STEP-NC标准的机器人加工系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 机器人加工技术研究现状 |
| 1.2.1 机器人加工概述 |
| 1.2.2 机器人加工存在的问题 |
| 1.3 机器人STEP-NC加工技术研究现状 |
| 1.3.1 STEP与STEP-NC概述 |
| 1.3.2 机器人STEP-NC加工技术研究 |
| 1.4 机器人离线编程技术研究现状 |
| 1.5 采用STEP-NC标准对机器人加工技术的影响 |
| 1.6 STEP-NC标准应用于机器人加工需解决的主要问题 |
| 1.7 本文的主要研究内容 |
| 第2章 基于STEP-NC的机器人加工数据模型的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 STEP-NC数据模型及文件结构 |
| 2.2.1 STEP-NC数据模型 |
| 2.2.2 STEP-NC文件结构 |
| 2.3 基于STEP-NC机器人加工数据模型 |
| 2.3.1 资源模型的定义 |
| 2.3.2 数学模型的定义 |
| 2.3.3 产品模型和工艺模型的定义 |
| 2.3.4 机器人加工铣削模型的定义 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于STEP-NC的机器人加工CAM系统研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 STEP-NC机器人CAM系统需求分析 |
| 3.3 基于STEP-NC的机器人加工实现方式 |
| 3.4 基于STEP-NC的机器人加工CAM系统功能模型 |
| 3.4.1 基于STEP-NC的机器人加工CAM系统架构 |
| 3.4.2 系统总体功能模型 |
| 3.4.3 机器人CAM模块功能模型 |
| 3.5 系统结构及功能模块设计 |
| 3.5.1 系统内核结构设计及信息交互实现 |
| 3.5.2 系统内核功能模块设计 |
| 3.5.3 系统软件内核运行机制 |
| 3.6 STEP-NC文件解释器的实现 |
| 3.6.1 STEP-NC文件中信息的描述方法 |
| 3.6.2 STEP-NC解释程序接口设计与实现 |
| 3.6.3 STEP-NC文件解析实现 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于STEP-NC的机器人运动学建模与分析 |
| 4.1 STEP-NC文件运动学信息解析 |
| 4.2 机器人正运动学求解 |
| 4.2.1 旋量与刚体运动指数积公式 |
| 4.2.2 机器人正运动学求解 |
| 4.3 机器人逆运动学求解 |
| 4.3.1 串联机器人逆运动学的指数积公式 |
| 4.3.2 逆运动学计算实例 |
| 4.4 基于POE公式的机器人速度雅可比矩阵 |
| 4.5 机器人奇异位形的研究 |
| 4.5.1 奇异性条件 |
| 4.5.2 灵巧度指标 |
| 4.5.3 奇异位形仿真分析 |
| 4.6 机器人奇异位形的回避方法 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于STEP-NC的机器人加工程序生成技术研究 |
| 5.1 基于STEP-NC的机器人加工程序生成过程 |
| 5.2 STEP-NC文件加工信息提取 |
| 5.3 基于STEP-NC的刀具轨迹生成 |
| 5.3.1 行距的计算 |
| 5.3.2 下一条刀具轨迹的计算 |
| 5.4 关节空间轨迹构建 |
| 5.4.1 任务空间到关节空间轨迹转化 |
| 5.4.2 机器人关节空间轨迹的构建 |
| 5.5 加工机器人关节轨迹多目标优化 |
| 5.5.1 多目标优化指标 |
| 5.5.2 多目标轨迹优化PARETO最优解集的求解 |
| 5.5.3 优化仿真 |
| 5.6 插补计算 |
| 5.7 机器人加工程序的生成 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 基于STEP-NC机器人加工CAM系统实现及验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 系统实现平台 |
| 6.3 机器人加工系统软件实现 |
| 6.4 STEP-NC解释器实现界面 |
| 6.5 加工实验 |
| 6.5.1 实验方案 |
| 6.5.2 2.5D特征加工实验 |
| 6.5.3 曲面加工实验 |
| 6.6 机器人关节轨迹优化实验 |
| 6.6.1 实验方案 |
| 6.6.2 实验结果与分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 个人简历 |
（6）基于高斯过程的复杂光学曲面重建和多传感器数据融合方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景 |
| 1.3 复杂光学曲面的发展现状 |
| 1.4 光学曲面测量技术国内外研究现状 |
| 1.4.1 曲面离线检测的研究现状 |
| 1.4.2 曲面在位检测的研究现状 |
| 1.4.3 复杂光学曲面重建、采样和数据融合技术的研究现状和存在的问题 |
| 1.5 课题提出及研究目的 |
| 1.6 研究内容与论文章节安排 |
| 第二章 基于高斯过程的回归建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 高斯过程回归基本原理 |
| 2.3 高斯过程函数选择和模型优化 |
| 2.3.1 均值函数 |
| 2.3.2 核函数 |
| 2.3.3 高斯过程超参数学习优化 |
| 2.4 高斯过程计算复杂度及优化方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于复合核函数高斯过程的复杂光学曲面重建和自适应采样 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于复合核函数高斯过程的复杂光学曲面重建 |
| 3.2.1 基于复合核函数的复杂曲面重建方法 |
| 3.2.2 特定复合核函数的选择 |
| 3.2.3 复杂曲面重建实例研究 |
| 3.3 基于复合核函数高斯过程的复杂曲面自适应采样 |
| 3.3.1 基于特定核函数的高斯过程曲面采样方法 |
| 3.3.2 仿真实验设计和结果 |
| 3.3.3 实际采样实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于多传感器的复杂光学曲面数据匹配和融合 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 点云数据匹配算法研究与应用 |
| 4.2.1 曲面匹配算法基本原理 |
| 4.2.2 曲面匹配算法应用 |
| 4.3 基于高斯过程的多传感器数据融合方法研究 |
| 4.3.1 异方差高斯过程数据融合 |
| 4.3.2 相依高斯过程数据融合 |
| 4.3.3 混合高斯过程数据融合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 复杂光学曲面在位检测系统开发和实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光学磨床在位测量系统设计 |
| 5.3 在位测量系统的标定和补偿 |
| 5.3.1 测量传感器误差标定 |
| 5.3.2 机床几何误差标定 |
| 5.4 在位测量系统界面设计和算法集成 |
| 5.5 测量实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 论文的主要贡献与创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
（7）烟气轮机动叶片数控加工方法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究意义 |
| 1.2 国内外文献综述 |
| 1.2.1 烟气轮机叶片加工技术发展现状 |
| 1.2.2 叶片曲面零件数控加工方法理论 |
| 1.2.3 叶片曲面零件数控加工国内外现状 |
| 1.3 论文主要研究内容及章节安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 基于NURBS动叶片曲面的几何造型方法 |
| 2.1 NURBS曲线建模理论 |
| 2.1.1 NURBS（非均匀有理B样条）的基本原理 |
| 2.1.2 确定NURBS曲线节点矢量 |
| 2.1.3 基于遗传算法的动叶片型线光顺 |
| 2.2 烟气轮机动叶片叶身的实体建模 |
| 2.2.1 动叶片叶身截面型线的确定 |
| 2.2.2 动叶片截面实体模型的建模 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 烟气轮机动叶片数控加工方案分析 |
| 3.1 动叶片数控加工关键技术 |
| 3.2 数控加工工艺过程规划 |
| 3.2.1 动叶片加工方案分类 |
| 3.2.2 动叶片加工工艺路线 |
| 3.2.3 动叶片加工设备的选择 |
| 3.3 刀具路径规划分析 |
| 3.3.1 动叶片数控加工刀轴控制方法 |
| 3.3.2 刀具轨迹规划方法得确定 |
| 3.3.3 五坐标数控加工刀具相关参数的计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 烟气轮机动叶片数控加工中的受力分析 |
| 4.1 烟气轮机动叶片数控铣削加工中的切削力建模 |
| 4.2 动叶片基于简支梁结构的变形理论分析 |
| 4.2.1 动叶片的弯曲变形分析 |
| 4.2.2 动叶片扭曲变形 |
| 4.2.3 动叶片的弯扭复合 |
| 4.3 烟气轮机动叶片的有限元分析 |
| 4.3.1 建立动叶片的有限元分析模型 |
| 4.3.2 叶片的仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于CAD/CAM烟气轮机动叶片的数控加工仿真 |
| 5.1 CAD/CAM技术概述 |
| 5.2 动叶片CAD/CAM模块编程的工作过程 |
| 5.3 基于UG NX5.0动叶片的加工仿真 |
| 5.3.1 UG NX5.0软件NC编程过程 |
| 5.3.2 刀具轨迹的校验及后置处理 |
| 5.3.3 刀具轨迹的仿真及数控加工 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 1.结论 |
| 2.展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（8）多轴精密数控系统关键技术的研究与开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外精密数控发展现状及趋势 |
| 1.3 复杂曲面精密加工研究现状 |
| 1.3.1 旋转对称非球面加工研究现状 |
| 1.3.2 NURBS加工研究现状 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 第二章 数控系统架构的设计与实现 |
| 2.1 五轴自由曲面机床的机械结构 |
| 2.2 硬件架构的设计与实现 |
| 2.2.1 工控机 |
| 2.2.2 运动控制模块 |
| 2.2.3 顺序控制模块 |
| 2.2.4 控制面板 |
| 2.2.5 硬件平台的搭建 |
| 2.3 软件架构的设计与实现 |
| 2.3.1 系统组织结构设计 |
| 2.3.2 确定设计元素 |
| 2.3.3 制定任务管理策略 |
| 2.3.4 数据存储设计 |
| 2.3.5 人机界面设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 设备通信和I/O管理 |
| 3.1 PLC通信处理 |
| 3.1.1 PLC通信协议 |
| 3.1.2 PLC通信程序设计 |
| 3.2 控制面板通信处理 |
| 3.2.1 控制面板通信协议 |
| 3.2.2 汉明码编码译码算法 |
| 3.2.3 控制面板通信程序设计 |
| 3.3 I/O分配和管理 |
| 3.3.1 设备I/O的设计 |
| 3.3.2 I/O分配管理策略 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 数控程序处理 |
| 4.1 大型数控程序的显示和编辑 |
| 4.1.1 三页切换机制 |
| 4.1.2 三页切换机制的优化 |
| 4.2 大型数控程序的控制 |
| 4.2.1 预加载 |
| 4.2.2 模块化 |
| 4.2.3 预加载与模块化的分析比较 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 精密数控加工程序自动编制 |
| 5.1 非球面加工程序自动编制 |
| 5.1.1 旋转对称非球面数学模型 |
| 5.1.2 逐点逼近法的节点计算 |
| 5.1.3 旋转对称非球面的坐标和导数计算 |
| 5.2 NURBS曲线加工程序自动编制 |
| 5.2.1 NURBS曲线矢量节点与基函数的计算 |
| 5.2.2 NURBS曲线复用逐点逼近算法 |
| 5.2.3 NURBS曲线的逐段逼近算法 |
| 5.3 仿真实例 |
| 5.3.1 旋转对称非球面逼近仿真实例分析 |
| 5.3.2 NURBS曲线逼近仿真实例分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 数控系统的测试与运行 |
| 6.1 实验方案 |
| 6.2 实验过程和步骤 |
| 6.3 实验结果与分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及授权的专利 |
| 致谢 |
（9）精密高效非圆磨削关键控制技术研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 插图索引 |
| 附表索引 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 课题的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.2.1 非圆磨削加工工艺的研究 |
| 1.2.2 磨削机床关键部件的研究 |
| 1.2.3 非圆磨削相关理论的研究 |
| 1.3 课题的来源及论文主要研究内容 |
| 1.3.1 课题来源及作者承担的主要研究工作 |
| 1.3.2 本文的研究重点与难点 |
| 1.3.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 精密高效凸轮非圆磨削运动学/动力学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 磨削理论基础 |
| 2.2.1 磨削的机理 |
| 2.2.2 磨削力经验公式 |
| 2.3 凸轮轴及凸轮升程预处理 |
| 2.3.1 凸轮轴特点及主要技术性能 |
| 2.3.2 凸轮升程预处理方法 |
| 2.4 凸轮非圆磨削控制系统建模 |
| 2.4.1 砂轮进给运动方程 |
| 2.4.2 凸轮旋转运动方程 |
| 2.4.3 凸轮水平方向速度分析 |
| 2.4.4 凸轮弓高误差的计算 |
| 2.4.5 砂轮磨损对凸轮轮廓精度的影响 |
| 2.4.6 凸轮非圆磨削运动学模型分析 |
| 2.4.7 砂轮架进给与凸轮旋转速度限制条件 |
| 2.4.8 工件旋转动力学建模 |
| 2.4.9 砂轮架进给动力学建模 |
| 2.5 实例与仿真分析 |
| 2.5.1 凸轮升程预处理方法实例与仿真分析 |
| 2.5.2 砂轮进给运动方程的仿真与分析 |
| 2.5.3 凸轮旋转运动方程的仿真与分析 |
| 2.5.4 凸轮水平方向速度仿真与分析 |
| 2.5.5 凸轮弓高误差的仿真与分析 |
| 2.5.6 砂轮磨损对凸轮轮廓精度的仿真与分析 |
| 2.5.7 凸轮非圆磨削运动学模型仿真与分析 |
| 2.5.8 工件旋转动力学模型仿真与分析 |
| 2.5.9 砂轮架进给动力学模型仿真与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 工件旋转轴速度预测控制策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 砂轮架进给和工件旋转速度约束条件的确定 |
| 3.3 工件旋转轴速度预测控制方法 |
| 3.3.1 工件旋转轴速度预测控制基本组成 |
| 3.3.2 砂轮架进给分段预处理模块 |
| 3.3.3 S 型加减速控制模块 |
| 3.3.4 砂轮架进给双向寻优控制模块 |
| 3.3.5 工件旋转速度预测控制模块 |
| 3.4 实例与仿真分析 |
| 3.4.1 砂轮进给和工件旋转速度限定条件的确定 |
| 3.4.2 砂轮进给插补周期和工件旋转速度仿真与试磨分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 凸轮非圆磨削升程误差补偿方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 凸轮非圆磨削升程误差补偿原理 |
| 4.3 自适应加权支持向量机误差补偿建模 |
| 4.3.1 支持向量机曲线拟合建模 |
| 4.3.2 加权支持向量机曲线拟合建模 |
| 4.4 误差补偿模型核函数参数及加权值的确定 |
| 4.4.1 误差补偿模型核函数参数的确定 |
| 4.4.3 加权值与加权系数的确定 |
| 4.5 实例分析与仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 砂轮状态在线检测与修整预测方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磨削过程声发射机理分析与信号处理 |
| 5.2.1 磨削过程声发射形成机理分析 |
| 5.2.2 磨削过程的声发射处理技术 |
| 5.3 磨削过程声发射信号小波分析 |
| 5.3.1 小波分析基本理论 |
| 5.3.2 声发射信号小波消噪预处理 |
| 5.3.3 声发射信号小波包特征提取 |
| 5.4 RBF 径向基神经网络砂轮磨削、修整过程状态识别的预测 |
| 5.4.1 径向基函数与插值问题 |
| 5.4.2 RBF 网络模型 |
| 5.4.3 K-means 聚类学习算法与实现 |
| 5.5 实例分析与仿真 |
| 5.5.1 采集数据归一化处理 |
| 5.5.2 声发射信号仿真分析 |
| 5.5.3 采用 RBF 神经网络训练学习与测试分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 数控凸轮轴磨床控制系统研制与应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 数控凸轮轴磨床硬件系统设计 |
| 6.2.1 数控凸轮轴磨床设计的主要技术指标 |
| 6.2.2 数控凸轮轴磨床控制系统总体设计 |
| 6.2.3 各功能模块设计 |
| 6.3 西门子 840D OEM 软件平台及磨削软件开发 |
| 6.3.1 软件设计方案 |
| 6.3.2 用户界面的设计 |
| 6.4 SINUMERIK 611D 驱动系统参数优化 |
| 6.4.1 SINUMERIK 611D 与电机接口参数的优化 |
| 6.4.2 电流环驱动响应的测量和优化 |
| 6.4.3 速度环频率响应的测量和优化 |
| 6.4.4 位置环频率响应测量和优化 |
| 6.5 数控凸轮轴磨床实验研究 |
| 6.5.1 数控凸轮轴磨床磨削凸轮轴试验 |
| 6.5.2 凸轮轴超差磨削实例 |
| 6.5.3 数控凸轮轴磨床产品稳定性测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 1.本文主要研究成果 |
| 2.研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读学位期间发表的学术论文及知识产权 |
| 附录B 攻读学位期间主持、参与科研及鉴定和获奖成果 |
| 附录C YTMCNC8336-16 高速数控凸轮轴磨床科技成果鉴定意见 |
| 附录D YTMCNC8326-10 高速数控凸轮轴磨床科技成果鉴定意见 |
（10）复杂刀具型面磨床数控系统预插补模块研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 预插补技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 刀具半径补偿研究水平 |
| 1.2.2 数控译码研究现状 |
| 1.2.3 插补控制算法研究水平 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 工具磨床数控系统结构 |
| 2.1 系统硬件平台 |
| 2.2 系统软件结构及预插补模块 |
| 2.2.1 软件系统总体结构 |
| 2.2.2 数控译码模块 |
| 2.2.3 刀具半径补偿模块 |
| 2.2.4 磨削轨迹规划模块 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 数控译码功能模块 |
| 3.1 数控译码总体框架 |
| 3.2 数控代码格式 |
| 3.3 数控程序检错 |
| 3.4 数控代码预处理 |
| 3.4.1 词法分析 |
| 3.4.2 语法分析 |
| 3.4.3 语义分析 |
| 3.5 代码解释 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于矢量法刀具半径补偿研究 |
| 4.1 刀具补偿功能 |
| 4.2 刀补方法 |
| 4.3 刀补转接类型及判定 |
| 4.3.1 三大转接类型 |
| 4.3.2 转接类型判定 |
| 4.4 刀补转接点计算 |
| 4.4.1 直线接直线 |
| 4.4.2 直线接圆弧或圆弧接直线 |
| 4.4.3 圆弧接圆弧 |
| 4.5 刀补软件算法实现 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 磨削仿真加工及测试 |
| 5.1 系统人机界面 |
| 5.2 锥度铣刀磨削数学模型 |
| 5.2.1 锥刃前角磨削 |
| 5.2.2 锥刃后角磨削 |
| 5.3 磨床床体结构 |
| 5.4 仿真加工及测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
| 致谢 |
四、基于NURBS的NC磨床方案创新设计系统研究（论文参考文献）
- [1]数控凸轮轴磨床控制系统设计与优化研究[D]. 李启平. 湖南师范大学, 2020
- [2]叶片抛磨机器人研制[D]. 王元. 西安理工大学, 2020(01)
- [3]机器人砂带打磨系统的轨迹及打磨力控制研究[D]. 俞烨. 华南理工大学, 2020(02)
- [4]发动机叶片表面的机器人精密磨削加工[D]. 邱磊. 浙江工业大学, 2020(08)
- [5]基于STEP-NC标准的机器人加工系统关键技术研究[D]. 李丽. 东北大学, 2018(01)
- [6]基于高斯过程的复杂光学曲面重建和多传感器数据融合方法研究[D]. 孙立剑. 上海交通大学, 2018
- [7]烟气轮机动叶片数控加工方法的研究[D]. 王旭光. 兰州理工大学, 2017(02)
- [8]多轴精密数控系统关键技术的研究与开发[D]. 黄国强. 广东工业大学, 2016(11)
- [9]精密高效非圆磨削关键控制技术研究与应用[D]. 王洪. 湖南大学, 2014(09)
- [10]复杂刀具型面磨床数控系统预插补模块研究[D]. 陈青霞. 中南大学, 2013(06)