عنوان

مدل‌سازی خطا و آنالیز دقت میز ماشین‌ابزار هگزاپاد

Number

‭۶۰۶۵پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مدل‌سازی خطا و آنالیز دقت میز ماشین‌ابزار هگزاپاد

First Statement of Responsibility

/محمد علی صدقیان

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مکانیک

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مکانیک

Date of degree

‮‭۱۳۹۱/۰۶/۰۱‬

Body granting the degree

تبریز : دانشگاه تبریز

Text of Note

برای دست‌یابی به حرکت‌های دقیق در مکانیزم‌ها و ماشین‌آلات صنعتی، دقت در مراحل ساخت و مونتاژ آن دستگاهها و همچنین کالیبراسیون دستگاه پس از ساخت از نکات بسیار کلیدی می‌باشد .ولی بروز خطا در این مراحل غیر قابل اجتناب است .از این‌رو پیدا کردن مقادیر این خطاها و جبران سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری آنها می‌تواند تنها راه‌حل ممکن برای افزایش دقت مکانیزم‌ها و ماشین‌آلات باشد .بدین منظور، تحقیقات بسیاری در زمینه آنالیز خطا و انجام عمل جبران خطا در ماشین‌ها صورت گرفته است .بنابراین بدلیل وجود دانش و شناخت کافی از نوع و نحوه ایجاد خطاها و چگونگی تشخیص آنها در ماشین‌های متداول، روش‌های کالیبراسیون جامع و استانداردی برای این نوع ماشین‌ها به صورت استانداردهایی بوجود آمده و استفاده می‌شود .با افزایش کاربردهای صنعتی رباتیک، بازوهای سینماتیکی موازی و به خصوص مکانیزم استوارت، تحقیق و مطالعه روی زمینه‌های مختلف عملکردی این مکانیزم‌ها به یک نیاز ضروری تبدیل شده است .این مکانیزم‌ها بدلیل وجود خواصی مانند صلبیت، دقت و ظرفیت تحمل نیرو و گشتاور بالاتر نسبت به مکانیزم‌های سری اهمیت بیشتری یافته‌اند .اما در این نوع مکانیزم‌ها بدلیل ساختار مکانیکی پیچیده زنجیره‌های حرکتی ناپیوسته ایجاد شده و در نتیجه موجب افزایش منابع خطایی و پراکندگی نامشخص این منابع در فضای‌کاری دستگاه می‌شود .تا به امروز عدم وجود کاربردهای صنعتی کافی مکانیزم‌های موازی و به خصوص مکانیزم استوارت موجب گردیده است که نوع و نحوه ایجاد و توزیع منابع خطایی موجود در این مکانیزم‌ها به خوبی شناخته نشده و در نتیجه روش کالیبراسیون استاندارد و کاملی برای مکانیزم استوارت وجود نداشته باشد .در مکانیزم استوارت یا هگزاپاد با تغییر طول هر یک از پایه‌ها به میزان مورد نظر، سکوی متحرک آن به موقعیت مورد نظر انتقال داده می‌شود .از سکوی متحرک این مکانیزم در عمل می‌توان به عنوان میز ماشین ابزار استفاده کرد .موقعیت‌دهی صحیح زمانی به درستی انجام می‌گیرد که هیچ خطایی در سیستم وجود نداشته باشد .اما معمولا خطاهایی در اجزاء مکانیزم وجود دارند که باعث می‌شوند میز ماشین ابزار در مسیر دلخواه و پیش‌بینی شده حرکت نکند .بدین منظور در این پایانامه مدل سینماتیکی ایده‌آل و واقعی مکانیزم استوارت با در نظر گرفتن تمام منابع خطایی محتمل شامل خطاهای سینماتیکی و خطاهای ساخت و مونتاژ قطعات میز هگزاپاد و خطاهای حرکتی مربوط به آنها، با استفاده از روش جدیدی بر اساس انتقال مراکز مختصات و روند جدیدی مطابق قانون دناویت- هارتنبرگ مورد مدل‌سازی قرار گرفته شده است .در مرحلة اول با در نظر گرفتن مدل خطای ایده‌آل و واقعی مکانیزم مورد مطالعه، معادلات مربوطه به صورت تئوری بدست خواهند آمد .سپس برنامة محاسبة خطاها در نرم‌افزار ‮‭MATLAB‬ برنامه‌نویسی خواهد شد .خطای موقعیتی نهایی سکوی متحرک با استفاده از دو روش حل سینماتیک مستقیم با حل نیوتن- رافسون و روش دیفرانسیلی سینماتیکی مستقیم بدست خواهد آمد .این دو روش با استفاده از نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی مورد مقایسه قرار خواهد گرفت و سریع‌ترین و دقیق‌ترین روش از میان آنها در حالات مختلف مورد بررسی قرار گرفته خواهد شد .همچنین تأثیر هر یک از منابع خطایی در موقعیت‌پذیری سکوی متحرک بررسی خواهد شد .در این قسمت نحوه تاثیر نواحی مختلف فضای‌کاری هگزاپاد روی دقت موقعیت‌پذیری نهایی نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد .سپس به منظور تهیة یک ابزار مناسب برای بررسی خطاها و صحه‌گذاری بر برنامة نوشته شده شبیه‌سازی کامل مکانیزم در نرم‌افزار ‮‭CATIA‬ انجام خواهد شد

Text of Note

To achieve accurate motion in mechanisms and industrial machinery, accuracy plays an important role in all of the manufacturing, assembly and calibration processes. Although errors are inevitable in these stages, finding and compensating of them could be the only possible way to increase the accuracy of this type of machines. In the case of error analysis and calibration of conventional machines, adequate researches have been done. However, research and study on the various functional fields of advanced machines and mechanisms, especially Stewart platform are still limited. Considering some properties such as high rigidity, accuracy and force/torque capacity, parallel mechanisms are preferable to conventional serial-link structures. However, structural complexity of Stewart platform causes discontinuity in motion chains and accordingly increasing the error sources as well as unknown scattering of these errors in the machines workspace. Recently, in line with increasing industrial applications of parallel mechanism, investigations have been launched on the calibration and error analysis of Stewart platform to achieve high accuracy and reliability of motion. In the Stewart mechanism, by changing the lengths of the legs, the position and orientation of the mobile platform can be changed with respect to the base, thus causing the relative motion of the platform. The true Hexapod will invariably deviate from the desired position and orientation due to the errors. Then, using a novel approach based on coordinate frames transformation and also a new procedure of DH convention and considering all possible inaccuracy sources including kinematic error sources, manufacturing and assembly errors of components and their motion errors, the nominal and accurate kinematic model of a Stewart platform is developed.In the first step, the theoretical relations of the nominal and accurate models are developed. Then, all these relations are programmed in MATLAB software. Then, both of the forward kinematic and differential error modeling methods were used to calculate the pose error of Stewart platform and the results of above methods have been analyzed and comparison with the simulation results and the most accurate and optimum way in different situations has been presented through these methods. Then, according to the accomplished analysis, influence of errors of each component and also the different parts of workspace of Stewart platform on the pose errors of mobile platform are calculated and shown graphically in MATLAB. Also the results of conducted analysis are comparing with the simulation of error vectors in CATIA and as a result the kinematic errordeling method has been validated

Accuracy Analysis

Machine Tool

Hexapod

Kinematic Error Model

صدقیان، محمد علی

محبوب خواه،مهران، استاد راهنما

ناطق، محمد جواد، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی