可重构机床新型接口设计.pdf

2 0 1 5年 1 2月 董伯麟 ， 等 基于量子框架 的六 自由度机器人控制系统研 究 8 9 控制系统软件框架 ， 测试表明 ①运行过程中各个活动对象之间通过量子框架进 行事件和信息的交换 ， 系统中的各模块之间是松耦合 的关系。在需要增加新的模块时， 只需考虑修改原有 的活是否满足新功能， 如果满足不了， 增加新的活动对 象 ， 修改状态图和事件处理方式即可， 无需对整个系统 的重新 编写 ， 实现真 正意义上 的可 重构 。 ②Q F 特有的 Q M建模工具使得规划活动对象状 态图时更加便捷和清晰。同时量子框架提供完整的框 架基础代码， 具有 自动代码生成综合功能， 避免程序设 计过程中大量文档的编写和重复， 并提供 了控制系统 的可移植 性 。 ③量子框架使用 R T CR u n T o C o m p l e t e 形式处 理事件 ， 排除了内部的并发问题 ，大大降低 了系统运 行过程中出现竞争、 死锁和不确定等问题的概率 ， 提 高了系统的可靠性和安全性。 [ 参考文献】 [ 1 ]毕胜． 国内外工业机器人的发展现状[ J ] ． 机械工程师， 2 0 0 8 7 5 8 ． [ 2 ]胡贵钱． 我国机器人技术获得突飞猛进发展[ J ] ． 世界科 学技术 ， 1 9 9 8 2 2 2 2 4 ． [ 3 ]C HI T O S， WA S HB U R N J， WA N G S， e t a 1 ． S p e c i f y i n g r e c o n fi g u r a b l e c o n t r o l fl o w f o r o p e n a r c h i t e c t u r e c o n t r o l l e r[ J ]． P r o c e e d i n g s 1 9 9 8 J a p a n -- US A S y mp o s i u m o n F l e x i b l e Au t o - m a t i o n． 1 9 9 8， 7 2 6 5 9 6 6 6 ． [ 4 ]刘思宁， 陈勇， 张文俊． 模块机器人及计算机辅助设计 [ J ] ． 机器人， 1 9 9 9 ， 1 6 1 6 2 1 ． [ 5 ]王太勇， 李波， 万淑敏， 等． 基于现场总线的可重构数控系 统的研究 [ J ] ． 计 算机集成 制造系统， 2 0 0 6， 1 0 1 2 1 6 6 21 6 6 7 ． [ 6 ]时良仁． 基于 D S P的机械手开放式运动控制器设计 [ J ] ． 齐齐哈尔大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 1 ， 2 7 3 1 41 6 ． [ 7 ]M i r o S a m e k ． 嵌入式系统的微模块化程序设计一实用状 态图 C／ c 实现 [ M ] ． 北京 北京 航 空航 天 大 学 出版 社 ， 2 0 0 4 ． [ 8 ]李霞 ， 王永章， 梁宏斌 ， 等． 有限状态机在开放式数控系统 中的应用[ J ] ． 计算机集成 制造系统 一C I MS ， 2 0 0 5 ，1 1 3 4 2 84 3 2 ． [ 9 ]杨凡． 嵌人式数控软件平台关键技术研究[ D] ． 武汉 华 中科技大学， 2 0 0 7 ． [ 1 0 ]朱华炳， 罗祖平， 董伯麟， 等． 面向活动对象的可重构数控系 统软件设计[ J ] ． 中国机械工程， 2 0 1 2 ， 2 4 6 7 8 1 7 8 6 ． [ 1 1 ]L i a n d o n g P a n ，X i n h a n H u a n g ．I m p l e me n t a t i o n o f a P C b a s e d R o b o t C o n t r o l l e r w i t h O p e n A r c h i t e c t u r e ． [ C]P r o c e e d i n g s o f t h e 2 0 0 4 I E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n Ro b o t i c s a n d B i o mi me t i c s ，S h e n y a n g ，C h i n a ，Au g u s t 2 0 0 4，2 22 6 ． [ 1 2 ]D o u g l a s s B P ．S t a t e m a c h i n e s a n d s t a t e c h a r t s ．P r o c e e d i n g s o f e m b e d d e d s y s t e ms c o n f e r e n c e[ C]． S a n F r a n c i s c o ， 2 0 0 1 ． [ 1 3 ]李洪斌 ， 张承瑞． 基于量子框架的开放式汽车电控系统 体系结构[ J ] ．吉林大学学报 工学版 ， 2 0 0 6 ， 3 6 2 1 6 81 7 1 ． 编辑赵蓉 上接第 8 4页 表 1 前六 阶共振频率 为避免加工过程中的共振影响机床的加工精度和 使用寿命等， 该机床两个主要部分的固有频率应尽量互 相避开。经过对比分析 ， 当两种接口应用于机床后主运 动系统与工作台模块的固有频率只有在 9 0 0 H z 左右容 易出现混跌， 其他频段基本上不会发生共同振动， 所以 在实际加工过程中应尽量避免加工频率在此范围内。 通过以上的分析说明机床加装这两款接 口之后 ， 无论从受力变形方面还是机床固有频率方面都表现 出 良好 的性能 ， 完全可以保证机床原有的加工精度和强 度要求。加装新型接口以后节约机床重构配置时间的 同时避免机床二次定位造成的误差 ， 因此可以应用于 该可重构车铣微加工系统中。 5 结论 通过对可重构制造系统机械模块接 口进行的深入 了解。本文根据可重构车铣微加工机床的重构方式 ， 设计了两种新型模块接 口。主轴模块接 口为一种夹紧 放松装置 ， 工作台模块接 口为一种类似于卡盘的卡紧 装置， 分别在机床重新配置功能时应用于连接主轴模 块和车、 铣工作台模块。 根据该机床的切削力对两种接 口连接后的机床子 系统 主运动系统和铣削工作转 台 进行了静力结构 分析 ， 得到变形量和平均应力都极小， 加工系统稳定， 能够满足设计要求。并通过冲击分析的方法计算出加 速度响应， 提取出共振频率。分析表明两子系统均具 有 良好的低阶固有频率， 且不会出现混跌现象。因此 ， 通过静力学和动力学两方面验证了这两种模块接 口的 可行性 。 [ 参考文献] [ 1 ]姚振强 ， 吴建华，刘刚．可重构制造 模式、 系统及关键 技术[ C ] ．北京 中国工程机械学会 2 0 0 3年年会 ， 2 0 0 3 ． [ 2] H o n g T a o ， L i X i n m i n ， C h e n g f e n g ， e t a1 ．D e v e l o p m e n t o f m e s o s c al e m a c h i n e t o o l a n d i t s p e r f o r m a n c e a n al y s i s[ J ] ．F r o n t i e r o f M e c h ani c al E n g i n e e r i n g i n C h i n a ， 2 O O 8 ， 3 1 5 9 6 5 ． [ 3 ]E b e r h a r d A b e l e ， A r n o Wo rn，J u r g e n F l e i s c h e r ，e t a 1 ．Me c h a n i e a l mo d u l e i n t e rf a c e s for r e c o nfi g u r a b l e ma c h i n e t o o l s [ J 1 ．P r o d ． E n g ．R e s D e v e l ， 2 0 0 7 1 4 2 1 4 2 8 ． [ 4 ]H o n g t a o ， L i X i n m i n ，C h e n g f e n g ， e t a 1 ．D e v e l o p m e n t o f m e s o s c al e m a c h i n e t o o l a n d i t s p e r f o r m a n c e a n al y s i s[ J ] ．F r o n t i e r o f M e c h a n i c al E n g i n e e ri n g i n C h i n a ， 2 O 0 8 ， 3 1 5 9 6 5 ． [ 5 ]王日君， 张进生， 葛培琪， 等．模块化设计中模块划分方法的 研究 [ J ] ． 组合机床与自动化加工技术， 2 o o 8 7 1 7 - 2 1 ． [ 6 ]杨化林， 邓芳， 史俊友． 零件族主模型自动化接口技术[ J ] ． 青岛科技大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 0 ， 3 1 2 1 8 2 1 8 7 ． [ 7 ]张晓峰．可重构智能制造系统的基础研究 [ D] ．南京 南京航空航天大学 ， 2 0 0 1 ． [ 8 ]侯亮．机械产品模块化开发原理、 方法及其应用实践 [ D] ．杭州 浙江大学， 2 0 0 3 ． [ 9 ]谢立贰．数控机床模块组合研究 [ D] ．沈阳东北大学 ， 2 0 1 0． [ 1 O ]巫少龙，张元祥．基于 A N S Y S Wo r k b e n c h的电主轴动 力学特性分析 [ J ] ． 组合机床与 自动化加工技术 ， 2 0 1 0 9 2 02 2， 2 6 ． 编辑赵蓉