| 主权项 |
1.一种基于正解的五自由度纯并联机床断电后寻址及回零的控制方法，五杆五环并联运动机床的数控系统是由运动控制卡分别与上位PC机、伺服控制系统双向连接而构成的，该控制方法的建立包括如下的步骤：（1）建立控制模型，该控制模型将五杆五环并联运动机床结构几何参数、杆件姿态、主轴在空间中的位姿形成一一对应的函数关系；①获得位姿正解的数学模型，即刀具主轴的位置<img file="2010105521401100001DEST_PATH_IMAGE001.GIF" wi="54" he="22" />和姿态<img file="261651DEST_PATH_IMAGE002.GIF" wi="61" he="22" />的数学表达式：<img file="2010105521401100001DEST_PATH_IMAGE003.GIF" wi="449" he="251" />其中：<img file="260438DEST_PATH_IMAGE004.GIF" wi="17" he="18" />、<img file="DEST_PATH_IMAGE005.GIF" wi="17" he="18" />、<img file="743372DEST_PATH_IMAGE006.GIF" wi="17" he="20" />---刀具主轴中心线的单位方向矢量；<img file="DEST_PATH_IMAGE007.GIF" wi="14" he="16" />、<img file="278258DEST_PATH_IMAGE008.GIF" wi="16" he="18" />、<img file="DEST_PATH_IMAGE009.GIF" wi="14" he="14" />----刀尖点的位置坐标；<img file="454025DEST_PATH_IMAGE010.GIF" wi="23" he="19" />、<img file="DEST_PATH_IMAGE011.GIF" wi="15" he="17" />-----五根杆的编号,可取1、2、3、4、5；<img file="943037DEST_PATH_IMAGE012.GIF" wi="84" he="25" />----第<img file="DEST_PATH_IMAGE013.GIF" wi="18" he="16" />根杆与主轴中心线所确定平面的法向量；<img file="229662DEST_PATH_IMAGE014.GIF" wi="78" he="25" />-----第<img file="DEST_PATH_IMAGE015.GIF" wi="14" he="16" />根杆与主轴中心线所确定平面的法向量；<img file="353476DEST_PATH_IMAGE016.GIF" wi="77" he="25" />-----主轴尾部轴心线上选定点，由机床顶部激光跟踪仪对应选取；②获取正解数学模型中的各个参数：固定值由机床装配完成后直接测量获得；变量由绝对坐标传感器直接测量或转换获得；五根杆中任意选取两根杆作为测量对象，在两根杆虎克铰的固定轴和转动轴上分别设有多个角度传感器，在两根杆件的杆底设有线位移传感器，并在机床顶部安装激光跟踪仪；以上确定主轴中心线的两平面的法向量<img file="637827DEST_PATH_IMAGE012.GIF" wi="84" he="25" />和<img file="112670DEST_PATH_IMAGE014.GIF" wi="78" he="25" />的求解如下：<img file="DEST_PATH_IMAGE017.GIF" wi="316" he="25" />；<img file="701521DEST_PATH_IMAGE018.GIF" wi="326" he="25" />；<img file="DEST_PATH_IMAGE019.GIF" wi="321" he="25" />；<img file="883104DEST_PATH_IMAGE020.GIF" wi="302" he="25" />；<img file="DEST_PATH_IMAGE021.GIF" wi="313" he="25" />；<img file="135094DEST_PATH_IMAGE022.GIF" wi="308" he="25" />；<img file="DEST_PATH_IMAGE023.GIF" wi="405" he="26" />；<img file="97233DEST_PATH_IMAGE024.GIF" wi="409" he="24" /><img file="DEST_PATH_IMAGE025.GIF" wi="377" he="26" />；<img file="725661DEST_PATH_IMAGE026.GIF" wi="435" he="25" /><img file="DEST_PATH_IMAGE027.GIF" wi="377" he="26" />；其中：<img file="591111DEST_PATH_IMAGE028.GIF" wi="96" he="25" />----虎克铰中心点，固定值；<img file="DEST_PATH_IMAGE029.GIF" wi="96" he="25" />----推杆与虎克铰转环的铰接点，变量，由以上算式转换获得；<img file="14002DEST_PATH_IMAGE030.GIF" wi="17" he="25" />------------杆长值，变量，由线位移传感器测量所得；<img file="DEST_PATH_IMAGE031.GIF" wi="21" he="25" />------------伸缩杆<img file="463438DEST_PATH_IMAGE032.GIF" wi="32" he="25" />与虎克铰内环法向量<img file="DEST_PATH_IMAGE033.GIF" wi="36" he="25" />的夹角，固定值；<img file="833239DEST_PATH_IMAGE034.GIF" wi="32" he="25" />----------伸缩杆<img file="786152DEST_PATH_IMAGE032.GIF" wi="32" he="25" />与虎克铰内环法向量<img file="583207DEST_PATH_IMAGE033.GIF" wi="36" he="25" />的夹角增量，变量，由安装在虎克铰转动轴上的角度传感器测量所得；<img file="DEST_PATH_IMAGE035.GIF" wi="34" he="25" />----------虎克铰绕固定轴<img file="752894DEST_PATH_IMAGE036.GIF" wi="38" he="25" />轴的转动角，变量，由安装在虎克铰固定轴上的角度传感器测量所得；<img file="DEST_PATH_IMAGE037.GIF" wi="140" he="26" />---局部坐标系<img file="988704DEST_PATH_IMAGE036.GIF" wi="38" he="25" />轴与定坐标系之间的初始夹角，固定值；<img file="999385DEST_PATH_IMAGE038.GIF" wi="129" he="26" />---局部坐标系<img file="DEST_PATH_IMAGE039.GIF" wi="34" he="25" />轴与定坐标系之间的初始夹角，固定值；<img file="29658DEST_PATH_IMAGE040.GIF" wi="134" he="26" />---局部坐标系<img file="188107DEST_PATH_IMAGE033.GIF" wi="36" he="25" />轴与定坐标系之间的初始夹角，固定值；（2）断电后寻址：采用绝对坐标传感器，在机床遇到断电信息丢失的情况下，重新接上电源，传感器显示的是所有位置的当前值，即<img file="899711DEST_PATH_IMAGE016.GIF" wi="77" he="25" />、<img file="DEST_PATH_IMAGE041.GIF" wi="25" he="22" />、<img file="328680DEST_PATH_IMAGE042.GIF" wi="28" he="20" />及<img file="467538DEST_PATH_IMAGE030.GIF" wi="17" he="25" />，代入以上公式，即获得机床刀具主轴的当前姿态；（3）将正解获得的当前点作为回零路径的起点写入上位PC机，由上位PC机将回零路径算式写入运动控制卡；（4）运动控制卡输出控制信号至伺服控制系统，从而控制机床回零。 |
