三并联机床的理论分析及其加工过程仿真

论文摘要

并联机床实质上是并联机器人技术与机床技术相结合的产物,由于其本身具有刚度高、承载能力强、动态性能好、速度快和结构简单等诸多优点,可以通过数控程序、机床伺服控制实现完成对刀具的刃磨。随着计算机软、硬件技术的发展,利用计算机技术来对并联机床在空间上进行加工过程仿真已成为行之有效的方法。运用仿真技术进行诸如参数设置,调试等工作可以提高效率,节省成本。近年来发展起来的虚拟仿真技术可以实现三维环境的建立和与外界实时的交互,其越来越多地应用在并联机床仿真领域中。为了给此三并联机床的控制系统的建立打下坚实的基础,在对其做出必要的运动学理论分析前提下,运用VRML(虚拟现实建模)语言创建虚拟环境和三并联机床的三维模型,利用脚本语言JavaScript设计开发一个基于网页(HTML)的交互式虚拟仿真平台。该平台提供友好界面,使用户能够便利的选取各个功能模块,控制三并联机床各构件在三维虚拟场景中运动,实现三并联机床的加工过程仿真,可以直观地观察机构的运动情况和存在的问题。基于创建的三维虚拟环境,仿真系统可从不同角度观察三并联机床各构件的运动过程,操作者容易获得沉浸感。通过与机床刃磨机理以及实体样机的加工过程进行对比,证明课题基于三并联刃磨机床的加工过程仿真是可行的,且效果是令人满意的。由于仿真系统开发灵活且平台通用,扩展性好,随着网络在各个领域的日益渗入,易于移植、可扩展是本系统的一大优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 并联机床的特点
• 1.3 并联机床的发展
• 1.3.1 国外并联机床的发展
• 1.3.2 国内并联机床的发展
• 1.4 机床仿真技术和虚拟现实技术的结合
• 1.5 课题的背景、意义及研究内容
• 1.5.1 课题背景和意义
• 1.5.2 论文内容及结构
• 第2章 三并联机床的运动学分析
• 2.1 并联机床的机构组成
• 2.2 三并联工作台的位置分析
• 2.3 基于Matlab/simulink的运动学仿真
• 2.4 本章小结
• 第3章 三并联机床VRML模型的建立
• 3.1 虚拟现实建模语言VRML简介
• 3.1.1 概念与结构
• 3.1.2 VRML功能介绍
• 3.1.3 VRML工作原理及基本特征
• 3.1.4 VRML特性
• 3.2 VRML与JavaScript交互技术
• 3.2.1 VRML的传统交互方式
• 3.2.2 VRML编辑器
• 3.3 三并联机床的VRML建模
• 3.4 视点选取技术
• 3.4.1 视点的定义
• 3.4.2 视点可视化选择的代码实现
• 3.5 本章小结
• 第4章 三并联机床加工过程仿真的实现
• 4.1 VRML与JavaScript的交互
• 4.1.1 JavaScript编程语言介绍
• 4.1.2 采用JavaScript控制VRML模型运动
• 4.2 VRML与JavaScript的结合
• 4.3 基于JavaScript实现对三并联机床的加工过程仿真
• 4.3.1 系统功能设计
• 4.3.2 仿真界面
• 4.3.3 JavaScript核心程序
• 4.4 仿真效果
• 4.5 本章小结
• 第5章 仿真模型与实体样机运动对比实验
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验条件
• 5.3 机床实验与演示
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录一 VRML程序实例
• 附录二 仿真系统程序实例
• 附录三 网页程序实例