عنوان پایان‌نامه
کالیبراسیون ماشین های افزار با مکانیزیم استوارت
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 387;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67686
- تاریخ دفاع
- ۱۹ بهمن ۱۳۹۳
- دانشجو
- رضا عباس نامی
- استاد راهنما
- رمضانعلی مهدوی نژاد
- چکیده
- با افزایش کاربردهای صنعتی رباتیک، بازوهای سینماتیکی موازی و بخصوص مکانیزم استوارت، تحقیق و مطالعه روز زمینه‌های مختلف عملکردی این مکانیزم‌ها به یک نیاز ضروری تبدیل شده است. این مکانیزم‌ها به دلیل وجود خواصی مانند صلبیت، دقت و ظرفیت تحمل نیرو و گشتاور بالاتر نسبت به مکانیزم‌های سری اهمیت بیشتری یافتند. اما در این نوع مکانیزم ها به دلیل ساختار مکانیکی پیچیده زنجیره‌های حرکتی ناپیوسته ایجاد شده و در نتیجه موجب افزایش منابع خطایی و پراکندگی نامشخص این منابع در فضای کاری 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 موردنظر، سکوی متحرک آن به موقعیت موردنظر انتقال داده می‌شود. از سکوی متحرک این مکانیزم در عمل می‌توان به عنوان ماشین‌ابزار استفاده کرد. موقعیت‌دهی صحیح زمانی به درستی انجام می‌گیرد که هیچ خطایی در سیستم وجود نداشته باشد. اما معولاً خطاهایی در اجزاء مکانیزم وجود دارند که باعث می‌شوند میز ماشین ابزار در مسیر دلخواه و پیش‌بینی شده حرکت نکند. بدین منظور در این پایان‌نامه 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 مرحله اول با در نظر گرفتن مدل خطای ایده‌آل و واقعی مکانیزم مورد مطالعه، معادلات مربوطه به صورت تئوری بدست آمده سپس برنامه محاسبه خطاها در نرم‌افزار MATLAB برنامه‌نویسی شده است. خطای موقعیتی نهایی سکوی متحرک با استفاده از دو روش حل سینماتیک مستقیم با حل نیوتن- رافسون و روش دیفرانسیلی سینماتیکی مستقیم بدست آمده است. این دو روش با استفاده از نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی مورد مقایسه قرار گرفته‌اند و سریع‌ترین و دقیق‌ترین روش از میان آنها در حالات مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر هر یک از منابع خطایی در موقعیت‌پذیری سکوی متحرک بررسی شده است. در این قسمت نحوه تأثیر نواحی مختلف فضای کاری هگزاپاد روی دقت موقعیت‌پذیری نهایی نیز بررسی شده است. سپس به منظور تهیه یک ابزار مناسب برای بررسی خطاها و صحه‌گذاری بر برنامه نوشته شده شبیه‌سازی کامل مکانیزم در نرم‌افزار CATIA انجام شده است.
- Abstract
- Increasing the robot industrial applications, the parallel kinematic arms and in particular the Stewart mechanism arms have changed the present study of different fields to a necessary need. These mechanisms are more important due to some properties like rigidity, accuracy and force tolerance capacity and high torque rather than secret mechanisms. But in these mechanisms, the discontinuous dynamic chains have been created due to a complicated mechanical structure, so it resulted in the error source increase and uncertain dispersion of these sources in the device work space. Until now lack of enough industrial applications of parallel mechanism and in particular the Stewart mechanisms resulted in the manner that the kind and way of existing error source distribution and creation were not well known in these mechanisms. Finally, there wasn’t a standard and complete calibration method for the Stewart mechanism. In the Stewart or Hgzapad with the length change of every base as the considered level, its dynamic platform has transferred to the considered state. We can use the dynamic platform as a machine tool. The time correct positioning implements correctly which there wasn’t any error in the system. But there are usually some errors in the mechanism elements which the mechanical table can’t move in the desirable and expected course. So, in the thesis the ideal kinematic model and real Stewart mechanisms were modeled by considering all of possible errors sources including the kinematic errors, construction and assembly errors of Hgzapad table pieces and notion errors related to them, by using a new method based the coordination centers transfer and a new trend according to Dnavyt Hartenberg rule. In the first step, the equations related to the theory were obtained by considering the ideal and real error model of mechanism, then the errors calculation program was programmed in MATLAB software. The final state error of dynamic platform was obtained by using two solution methods of direct kinematic with Newton-Raphson solution and direct kinematic differential method. These two methods were compared by using the obtained results of simulation, the fastest and most accurate method among them were investigated in different states. Also the effect of every error source was investigated in the dynamic platform positioning. Then the mechanism complete simulation was done in the CARIA software to provide a suitable tool and investigate errors and endorse the written programs.
