一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统，包括控制手柄、液晶显示装置、计算控制装置和并联钻孔平台，所述控制手柄与计算控制装置连接，所述计算控制装置分别与液晶显示装置和并联钻孔平台连接；所述计算控制装置由依次连接的A/D转换模块、映射单元、中心控制单元、运动学反解单元和PID控制单元构成且所述A/D转换模块与控制手柄连接；所述并联钻孔平台与所述PID控制单元电连接。本实用新型专利技术通过操作控制手柄实现对并联钻孔平台进行精确控制，提高了智能化程度，且又不局限于固定的程序进行固定操作，同时兼顾了传统手工定位钻孔的灵活性和数控化机床钻孔的智能性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及并联机床控制系统领域，具体的说，是一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统。
技术介绍
传统的钻孔机床在钻孔之前对刀时，由于只能分别控制两个方向的自由度的运动，分别在两个方向上对齐，不能一次性快速完成对刀工作，通过这种方式控制寻找曲面上某点法线方向并让钻头与之对齐的速度很慢、效率很低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统，用于解决现有的机床钻孔主要通过人工在两个方向自由度进行机械对齐钻孔需要依赖于操作人员的经验进行判断具有不可控性，影响钻孔精度的问题；同时本技术还提供所述控制系统的控制方法，以便更好的实现本技术。本技术通过下述技术方案实现：一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统，包括控制手柄、液晶显示装置、计算控制装置和并联钻孔平台，所述控制手柄与计算控制装置连接，所述计算控制装置分别与液晶显示装置和并联钻孔平台连接；所述计算控制装置由依次连接的A/D转换模块、映射单元、中心控制单元、运动学反解单元和PID控制单元构成且所述A/D转换模块与控制手柄连接；所述并联钻孔平台与所述PID控制单元电连接。优选地，所述并联钻孔平台为1PT+3TPS型并联机构，由固定平台、动平台、从动腿和驱动机构组成，所述从动腿一端与固定平台连接，另一端与动平台万向铰接，所述驱动机构两端分别与所述固定平台和动平台万向铰接。优选地，所述从动腿与固定平台1连接处设置了增强法兰。优选地，所述驱动机构包括结构相同的第一驱动腿、第二驱动腿和第三驱动腿，所述第一驱动腿、第二驱动腿和第三驱动腿的两端均分别万向铰接在固定平台和动平台上且两端的三个铰接点分别位于同一圆周上并且同一端的三个铰接点之间的平面夹角均为120°。优选地，所述第一驱动腿、第二驱动腿和第三驱动腿分别通过一号电动缸、二号电动缸和三号电动缸驱动。一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统的控制方法，具体如下：操作控制手柄并通过设置在控制手柄内的传感器获得控制手柄绕X轴转角α1和绕Y轴转角β1，并通过映射单元对α1和β1进行处理得到并联钻孔平台对应的理论滚转角度α2、俯仰角度β2；通过运动学反解单元得到所述第一驱动腿、第二驱动腿和第三驱动腿的对应长度l1、l2、l3；运动学反解单元将l1、l2、l3的数值信号发送至PID控制单元，并通过PID控制单元将根据l1、l2、l3的数值信号发送对应的驱动信号至并联钻孔平台执行并钻孔。优选地，所述α1和β1是通过一个可变映射系数μ映射到并联钻孔装置的滚转角度α2、俯仰角度β2，定义映射转换的比例系数为μ1＝Φp/Φs，Φp为并联钻孔装置在X和Y轴上旋转的行程范围，Φs为控制手柄在X和Y轴上旋转的行程范围，并设μ2＝0.5μ1,μ3＝0.1μ1，则通过调节控制手柄上的映射倍率旋钮可以从μ1,μ2,μ3中选定一个合适的旋转映射系数μ；从动腿最短长度为h1，最大长度为h2，所述从动腿在姿态调节长度为H且H＝(h1+h2)/2，所述固定平台的半径R＝400mm，动平台的半径r＝150mm，H＝680mm，采样周期T＝10ms；位置反解具体如下：设固定平台A1A2A3的中心处建立固定坐标系O0-X0Y0Z0，动平台平面C1C2C3的中心处建立动坐标系O1-X1Y1Z1；动坐标系相对于固定坐标系的位移向量为P＝[0,0,H]T，固定平台铰链点在固定坐标系中的坐标为：Ai＝[aix,aiy,0]T(i＝1,2,3)，动平台铰链点在动坐标系中的坐标为：Bi＝[bix,biy,0]T(i＝1,2,3)。动平台铰链点在固定坐标系中的坐标为：式(A)中的μ为映射比例系数，H为中间从动腿在姿态调节时的长度。于是，周边三条驱动腿的长度可由下式求出由(A)(B)两式得到机构的位置反解方程将b3x＝0，b3y＝r代入(C)式得到各条驱动腿的长度在每个采样周期内，将控制手柄的三个模拟输入量α0、β0和h0代入(D)、(E)、(F)中，得到第一驱动腿、第二驱动腿和第三驱动腿的对应长度l1、l2、l3，再将上述三条驱动腿的长度l1、l2、l3信号送入PID控制单元，并通过PID控制单元将根据l1、l2、l3的数值信号发送对应的驱动信号至并联钻孔平台执行并钻孔。本技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：(1)本技术通过操作控制手柄实现对并联钻孔平台进行精确控制，提高了智能化程度，且又不局限于固定的程序进行固定操作，同时兼顾了传统手工定位钻孔的灵活性和数控化机床钻孔的智能性。(2)本技术的映射单元能够实现映射倍率的调节，以便适应在对不同尺寸零件进行钻孔时均能实现快速定位，解决了大尺寸零件钻孔行程长，降低钻孔效率的问题。附图说明图1为本技术并联钻孔平台结构示意图；图2为本技术并联钻孔平台结构坐标示意图；图3为本技术控制原理框图；其中1-固定平台；2-第一驱动腿；3-第二驱动腿；4-第三驱动腿；5-从动腿；6-从动平台；51-增强法兰。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步地详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例：结合附图1-3所示，一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统，包括控制手柄、液晶显示装置、计算控制装置和并联钻孔平台，所述控制手柄与计算控制装置连接，所述计算控制装置分别与液晶显示装置和并联钻孔平台连接；所述计算控制装置由依次连接的A/D转换模块、映射单元、中心控制单元、运动学反解单元和PID控制单元构成且所述A/D转换模块与控制手柄连接；所述并联钻孔平台与所述PID控制单元电连接。优选地，所述并联钻孔平台为1PT+3TPS型并联机构，由固定平台1、动平台6、从动腿5和驱动机构组成，所述从动腿5一端与固定平台1连接，另一端与动平台6万向铰接，所述驱动机构两端分别与所述固定平台1和动平台6万向铰接。优选地，所述从动腿5与固定平台1连接处设置了增强法兰51。优选地，所述驱动机构包括结构相同的第一驱动腿2、第二驱动腿3和第三驱动腿4，所述第一驱动腿2、第二驱动腿3和第三驱动腿4的两端均分别万向铰接在固定平台1和动平台6上且两端的三个铰接点分别位于同一圆周上并且同一端的三个铰接点之间的平面夹角均为120°。优选地，所述第一驱动腿2、第二驱动腿3和第三驱动腿4分别通过一号电动缸、二号电动缸和三号电动缸驱动。一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统的控制方法，具体如下：操作控制手柄并通过设置在控制手柄内的传感器获得控制手柄绕X轴转角α1和绕Y轴转角β1，并通过映射单元对α1和β1进行处理得到并联钻孔平台对应的理论滚转角度α2、俯仰角度β2；通过运动学反解单元得到所述第一驱动腿2、第二驱动腿3和第三驱动腿4的对应长度l1、l2、l3；运动学反解单元将l1、l2、l3的数值信号发送至PID控制单元，并通过PID控制单元将根据l1、l2、l3的数值信号发送对应的驱动信号至并联钻孔平台执行并钻孔。优选地，所述α1和β1是通过一个可变映射系数μ映射到并联钻孔装置的滚转角度α2、俯仰角度β2，定义映射转换的比例系数为μ1＝Φp/Φs，Φp为并联钻孔装置在X和Y轴上旋转的行程范围，Φs为控制手柄在X和Y轴上旋转的行程范围，并设μ2＝0.5μ1,μ3＝0.1μ1，则通过调节控制手柄上的映射倍率旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统，其特征在于，包括控制手柄、液晶显示装置、计算控制装置和并联钻孔平台，所述控制手柄与计算控制装置连接，所述计算控制装置分别与液晶显示装置和并联钻孔平台连接；所述计算控制装置由依次连接的A/D转换模块、映射单元、中心控制单元、运动学反解单元和PID控制单元构成且所述A/D转换模块与控制手柄连接；所述并联钻孔平台与所述PID控制单元电连接。

【技术特征摘要】
1.一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统，其特征在于，包括控制手柄、液晶显示装置、计算控制装置和并联钻孔平台，所述控制手柄与计算控制装置连接，所述计算控制装置分别与液晶显示装置和并联钻孔平台连接；所述计算控制装置由依次连接的A/D转换模块、映射单元、中心控制单元、运动学反解单元和PID控制单元构成且所述A/D转换模块与控制手柄连接；所述并联钻孔平台与所述PID控制单元电连接。2.根据权利要求1所述的一种并联钻孔装置钻头姿态的控制系统，其特征在于，所述并联钻孔平台为1PT+3TPS型并联机构，由固定平台（1）、动平台（6）、从动腿（5）和驱动机构组成，所述从动腿（5）一端与固定平台（1）连接，另一端与动平台（6）万向铰接，所述驱动机构两端分别与所述固定平台（1）和动...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜春平，李国进，黄中平，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川;51