[发明专利]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

摘要

本发明公开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，该控制方法将五杆五环并联机床的结构几何参数、杆件姿态、主轴上一固定点和主轴在空间中位姿的数学模型形成一一对应的函数关系，从而建立正解控制模型，适应于任何采用环形铰链的并联机床。本发明的优点是解决了机床刀具主轴实时位姿的判定，断电后的寻址及机床回零的问题。

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（动平台）的位置和姿态的数学表达式：其中：、、---刀具主轴中心线的单位方向矢量；、、----刀尖点的位置坐标；、-----五根杆的编号,可取1、2、3、4、5；----第根杆与主轴中心线所确定平面的法向量；-----第根杆与主轴中心线所确定平面的法向量；-----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和的求解如下：；；；；；；；；；其中：----虎克铰中心点，固定值；----推杆与虎克铰转环的铰接点，变量，由以上算式转换获得；------------杆长值，变量，由线位移传感器测量所得；------------伸缩杆与虎克铰内环法向量的夹角，固定值；----------伸缩杆与虎克铰内环法向量的夹角增量，变量，由安装在虎克铰转动轴上的角度传感器2、4测量所得；----------虎克铰绕固定轴轴的转动角，变量，由安装在虎克铰固定轴上的角度传感器1、3测量所得；---局部坐标系轴与定坐标系之间的初始夹角，固定值；---局部坐标系轴与定坐标系之间的初始夹角，固定值；---局部坐标系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、、及，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。