本试验装置采用线性坐标测量装置(cmm)

2018-12-11 11:49

3试验测量装置

由于染液自动配液系统工作区域较大,工作头的运动为点对点形式,对精度和效率的要求高,要求小的冲击或残余振动,故采用拱架机器人作为主体结构,为补偿同步带定位误差,建立定位系统的物理模型,并搭建试验装置测量定位误差,为更好的设计控制系统提供依据。

柔性同步带定位系统的运动误差特性,弹性变形的影响和间隙的影响,对于弹性变形所引起的误差,文献[6]采用两个编码器分别测量主动轮和从动轮转速。为精确控制移动负载的加速或减速,本试验装置采用线性坐标测量装置(cmm),结合高分辨率刻线尺搭建模型来验证模型预期的性能。在系统中使用了常规的控制器pc104pmac卡,为确定传动系统引起的位置误差,采用位置测量的基本旋转编码器(pe)以和高分辨率刻线尺(ls)的测量结果进行对比。控制电机速度按照梯形路径输入,叠加获得定位误差图形(δx=xls-xpe)。δx包含与支承元件(如抗摩轴承、轴承轴)等相关的几何和运动误差,如前所述定位误差具有延时滞后的特点,具有相当的重复性,在文献[7]中也介绍了这个特性。

2柔性同步带驱动定位动态分析

按照移液管夹持手的工作流程,要求夹持手到达母液瓶位置下降,下夹持手夹持住母液瓶里的吸管,上夹持手夹持住活塞吸取一定的母液,然后带动吸管整体上移到脱离母液瓶,移动到计量区,夹持手推动吸管活塞将母液按配方剂量注入到染料瓶里,然后回到母液区,将吸管放回到的原来的位置。手爪通常是由手指、传动机构和驱动机构组成,其结构要根据作业对象的大小形状和位姿等几何条件以及重量、硬度、表面质量等物理条件来综合考虑,同时还要考虑手爪与被抓物体接触后产生的约束和自由度等问题。设计摆动式夹持器,夹持手左右手爪为对称结构,由两个气缸驱动带动连杆机构将移液管夹持住。将活塞连杆手爪和移液管外壳手爪设计为一体,当气缸动作时两个手爪同时动作,方便快捷。在工作的时候手指只有两个工作位置,采用气压驱动能够快速达到工作位置,节约时间。夹持手结构简图如图4所示。图5为夹持手实物照片。

在该系统中,电机的运动通过同步带传输到移动装置。在啮合齿之间必须有足够的间隙,以确保运动的流畅,没有干涉,但这种间隙的存在导致滞后现象的产生和噪音。当运动方向改变时,在外部激励支配下动力传输齿产生脱离和微小滑移。这一现象的结果是带慢慢滑移直到下一对齿进入啮合。mxfxfffc21sgn()(1)fc代表移动载荷的库仑摩擦力,在同步带与带轮齿啮合中有弹性变形,因此在同步带上产生附加的张紧力差值δf,其大小与指同步带和带轮齿之间的齿侧隙及齿的刚度等有关。在同步带两侧的张紧力变为:2211ffffff(2)这里f0是作用在带上的载荷或预紧力。在带上的附加力(12f与f)全是非负量。预紧力大小决定带的承载能力。带的张力之间的关系满足柔韧体欧拉公式[5]:()1212ueffffff(3)式中,α为带轮的包角,由于同步带传动比i=1,所以α=π;(u)为动态摩擦系数,其依赖带轮和带之间的相对圆周速度,u为相对滑动速度。因为带的总体长度不应有变化,则根据变形协调条件,带紧边长度的变化量与松边长度变化量应该相等。aeflxaef(llx)()2010δ+=δ(4)式中,a为带截面面积,e为带弹性模量。将式(2)~式(4)联立解出:()(1)()000012lxllxfllxlxff++++δ+δ=γγ(5)()(1)sgn()0021lxllxflmxfxfffc(6)动态系统可以用式(6)进行描述。上述同步带驱动装置的运动动态模型,可用于运动控制系统的设计。

作者:赵镇宏 蒋秀明 单位:天津工业大学 机械工程学院

4结束语

1染液自动配液系统主体结构设计