數(shù)控專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--組合機(jī)床與控制設(shè)計(jì)

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英 語原文： In w e a c is a of be on a or a of to of an c e is c a of An e e c c of of in I. n s to c c yc in a c in t On c e or a of An at to of a h h a is an c an be to e In we an c an in c an be c In to c to a of a of a of to be c an be c by h in a w As c w be w be to w be I is a of h w as in by c in a ec II is a of c of c of as V. c w a of w ec . De on c at ic of a or to e s). to e, of le of be on a c is to a of c am er 6 8 n . to is c by a c MT c of c a w be in A. Re re is a c in is if on of on of on do e to of a c of c 21], [1] to c [12] to’s a 15] w h is to a On i [16] e of w en et [13] a In of to c al sc al c an be 9]. he of MT w c w h c to of to w h 3. c c of e of is L w be to c w h in A of of a of of is to to A of a of es c by In a as an of a we of . A a al w h on it c an be to a t. A w to w a to h c as or , on is or to w C. se le h of as w as w to in c in or tw by of a e c er ac as in is to es of w h to t of es be to T = · · be c es of a c c an be to . A w AD is n . It is c of of by 1 in , er tw is by on of . A 351 0 0 0 2 0 1 0 0 3 6 6 0 0 1 100 4 0 0 0 1 5 7 7 ￡ 0 0 0 0 1 0 ¤T of 155 ¤ 500N . . . (a) V6 (b) V8 2. ns tw o D. nc e a of be of by of of of of of of be to a to to e er c of w h . be w t to y. of of in e, is on c e c e s is so is c In w we us on c c of a is 6]. is c w w e to c In h c In be“c of MT is is of n ; 8 is c As n, at w al sw In w e h of of c as w as c A. ac h a w e it c a a c w be of c h as is ID as h, w h c In h c w c es w h as or c is a it be of of he of a be e in is in a c c an be in c be w I/O a c to of c or it be as a e of w h is in a c B. he e is e c . C. he e w a of to c on sw h c e. to c to of c to of to e In h, we a al ac h of c w of a of to be in a w c to be in to e c of a We a we c c w w to k of RC w ho in t. 中文譯文 組合機(jī)床與控制設(shè)計(jì) 摘要 —— 在本文中， 我們描述一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序的可重構(gòu)機(jī)床及其控制系統(tǒng)。為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是一組操作，必須在一個(gè) 給定的部分或部分家庭進(jìn)行。這些操作被分解成一組的功能，機(jī)器必須執(zhí)行的功能映射到機(jī)器模塊，每一個(gè)都有一個(gè)相關(guān)聯(lián)的機(jī)器控制模塊。一旦機(jī)器構(gòu)造的一組模塊，電機(jī)控制模塊連接。操作順序控制模型 ?模塊，用戶接口控制模塊，模式切換邏輯，完成控制設(shè)計(jì)。集成的機(jī)械和控制設(shè)計(jì)的機(jī)床的可重構(gòu)性進(jìn)行了詳細(xì)的描述。 Ⅰ引言 在當(dāng)今競爭激烈的 市場，制造系統(tǒng)必須快速響應(yīng)不斷變化的客戶需求和產(chǎn)品生命周期逐漸減少。傳統(tǒng)的傳輸線是專為大批量的生產(chǎn)，在一個(gè)固定的自動化模式操作，因此不能很容易地容納在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的變化。另一方面，傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的 “柔性”制造系統(tǒng)提供廣義柔度但通常是緩慢的和前 ?沉思的因?yàn)樗麄儾皇侨魏翁囟óa(chǎn)品或一類產(chǎn)品的優(yōu)化。 在密歇根大學(xué)的努力，旨在發(fā)展理論和可重構(gòu)制造系統(tǒng)的使能技術(shù)。而每一次新的部分是需要從頭開始建立一個(gè)加工系統(tǒng)，現(xiàn)有的系統(tǒng)可以重新配置，以產(chǎn)生新的部分。在本文中，我們描述了如何一體機(jī)和控制設(shè)計(jì)策略能夠使機(jī)床能夠迅速和容易地配置和重新配置。 為了 提供準(zhǔn)確的功能和容量，需要處理的零件族， 計(jì)圍繞一個(gè)給定的零件族。給定一組要執(zhí)行的操作，可以通過安裝合適的機(jī)器 塊配置。在圖書館，每個(gè)有源模塊與控制 模塊。當(dāng)我 ?裝配機(jī)械模塊，控制模塊將被連接的機(jī)器將準(zhǔn)備就緒。廣泛的和耗時(shí)的專用控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不需要。第二部分介紹了機(jī)器的設(shè)計(jì)，從一組基本的機(jī)械模塊。 支持這項(xiàng)研究部分由 接在一個(gè)明確的時(shí)尚，和第三部分的 ?文士如何控制同樣是由控制模塊里 ?圖書館。這種模塊化施工機(jī)械和控制允許多層次的可重構(gòu)性描述在第四章本文的結(jié)論的描述未來的工作在第五部分。 Ⅱ機(jī)械設(shè)計(jì) 在密歇根大學(xué)對制造系統(tǒng)的配置正在進(jìn)行的工作的一部分地址從起動問題（ 或部分家庭 ）的描述和提取的加工操作需要產(chǎn)生部分（的）。的操作是根據(jù)公差 組合，執(zhí)行順序，和所需的時(shí)間周期的系統(tǒng)，與意向每個(gè)操作“集群”可以在一個(gè)單一的機(jī)床生產(chǎn)。使用集群是為凸輪塔帽上的 缸頭，如圖 1 所示的一套孔鉆。對可重構(gòu)機(jī)床設(shè)計(jì)過程的輸入是由工藝師生成此操作 ?化集群的刀位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括定位和鉆井資料。 計(jì) 過程分為三個(gè)主要階段：任務(wù)澄清，模塊的選擇，評價(jià)。一個(gè)簡短的文獻(xiàn)回顧后，這三個(gè)階段將在本節(jié)概述。 A：相關(guān)研究 由于 可重構(gòu) 加工系統(tǒng)中一個(gè)相對較新的概念，是很少的，如果任何，對可重構(gòu)機(jī)床設(shè)計(jì)文獻(xiàn)。然而，組合機(jī)床已在市場上幾年，一些已發(fā)表的文章在模塊化機(jī)器人， 模塊化的機(jī)器和裝配有可重構(gòu)機(jī)床設(shè)計(jì)的一些相關(guān)。例如， 出了一種方法，用于生成機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置。他們的機(jī)床結(jié)構(gòu)分解成簡單的幾何形式：如盒，圓筒，等。燕、陳 [ 21 ]， [ 1 ]擴(kuò)展這項(xiàng)工作的加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 [ 12 ]適用于組合機(jī)床的合成和 方法開發(fā)一個(gè)枚舉機(jī)床模塊的方法。 15 ]確定模塊化組件的配置是最適合執(zhí)行特定的任務(wù)。在系統(tǒng)前，羅杰斯和 16 ]討論了可重構(gòu)制造系統(tǒng)的意義，和歐文等人。 [ 13 ]開發(fā)的模塊化可重構(gòu)制造系統(tǒng)綜 合程序用于教育目的。 在我們的工作中 ，傳統(tǒng)的運(yùn)動表示和拓?fù)浞椒ǎ绰菪碚?，圖論，等）被用于捕獲的皮膚的特點(diǎn)。這些數(shù)學(xué)方法用于拓?fù)浜铣桑δ芊纸?，和繪圖程序；細(xì)節(jié)中可以找到 [ 9 ]。 圖 1 B：任務(wù)說明 一個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)從任務(wù)澄清，這需要對刀具位置數(shù)據(jù)來確定所需要的函數(shù)集來完成所需的運(yùn)動運(yùn)動。有三個(gè)步驟。首先，圖表生成抽象 表示。 圖 3 這樣的操作序列的抽象表示來自 據(jù)，將被用來設(shè)計(jì)順序控制的動作。這些圖被分解為功能，和最后的功能映射到機(jī)床模塊中存在的圖書館。 該機(jī)床結(jié)構(gòu)的圖形表示允許備用配置系統(tǒng)的枚舉，還提供了一種的不同構(gòu)的圖形識別方法。圖表示也用于簿記分配機(jī)模塊的圖形元素。一個(gè)圖包括一組由邊緣連接在一起的頂點(diǎn)。在使用圖形作為機(jī)床結(jié)構(gòu)的抽象表示，我們定義了頂點(diǎn)的兩種不同的類型： 0 型和 1 型。一個(gè)頂點(diǎn)表示的物理對象的兩個(gè) 端 口， 每個(gè)端口的位置；代表的對象，它可以連接到一個(gè)相鄰的對象。 0 型頂點(diǎn)有輸入和輸出端口，尊重對方在線，而 1 型頂點(diǎn)具有輸入和輸出端口，互相垂直的。加工任務(wù)也分為 0 型或 1 型，這取決于該工具是平行或垂直于工件。 市售的 模塊，從模塊庫中選為每個(gè)函數(shù)（結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動），映射到任務(wù)澄清階段圖。在圖書館的每個(gè)模塊存儲的數(shù)據(jù)包括齊次變換矩陣表示其運(yùn)動或結(jié)構(gòu)功能，扭曲矢量輔以運(yùn)動信息的范圍，代表剛?cè)岫染仃嚹K，模塊的連接信息，和功率要求（有源模塊如主軸和幻燈片）。 在模塊選擇的第一步是要比較的齊次變換矩陣的模塊與 任務(wù)需求矩陣，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候選擇模塊以滿足任務(wù)的要求，所有模塊矩陣的乘積應(yīng)等于所需的任務(wù)矩陣： T = 2???? 能有一個(gè)給定的結(jié)構(gòu)的模塊配置許多可能的選擇 。 圖 6 顯示不同的幻燈片，主軸的結(jié)構(gòu)元素，并可按圖 4 組裝。 滑動模塊，其 型轉(zhuǎn)化為 ?矩陣，如圖 7 所示。它能夠線性運(yùn)動的一個(gè)方向，通過它的變換矩陣的 ~ 1 變量表示。它的數(shù)據(jù)庫條目，見表 1， 不僅存儲 其變換矩陣，而且制造商的名稱，型號，初始位置，功率電平，和運(yùn)動數(shù)據(jù)。扭曲向量是增加了信息的最小值，初始模塊的最大位移。 表 1 組合機(jī)床的數(shù)據(jù)庫信息 和文件在圖 7 中顯示出來 A 351 0 0 0 2 0 1 0 0 3 6 6 0 0 1 100 4 0 0 0 1 5 7 7 0 0 0 0 1 0 ¤T of 155 ¤ 500N 7 (a) 器 (b) 器 圖 2 為兩個(gè)不同的部分可重構(gòu)機(jī)床 設(shè)計(jì) 。 D：評估 一旦 一組動可行的模塊已被選擇，導(dǎo)致機(jī)器的設(shè)計(jì)必須進(jìn)行評估。對可重構(gòu)機(jī)床通過上述系統(tǒng)的程序綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括工作信封，自由度的數(shù)目，所使用的模塊的數(shù)量，和動態(tài)剛度。 由此產(chǎn)生 的 設(shè)計(jì)必須與預(yù)期的精度評 價(jià)。整個(gè)機(jī)床的剛度，一個(gè)在 性能最重要的因素，是基于 模塊性矩陣和連接方法估 計(jì)。 Ⅲ控制設(shè)計(jì) 由于機(jī)器 構(gòu)建模塊的元素，所以是控 制。在這項(xiàng)工作中，我們專 注 于測序和協(xié)調(diào)機(jī)模塊的邏輯 控制；離散事件系統(tǒng)的形式用 來 [ 6 ]。有一個(gè)控制模塊與 每個(gè)活躍機(jī)模塊相關(guān)；我們 稱之為機(jī)控制模塊。在機(jī)械設(shè)計(jì)，有被動元件，連接主動元件。在控制設(shè)計(jì)，還必須有“膠水”模塊，連接本機(jī)控制模塊。一個(gè)機(jī)床控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 9 所示。對于這兩個(gè)機(jī)器，如圖 8 所示的結(jié)構(gòu)是相似的；對于 器，沒有 Y 軸控制模塊。如圖所示，機(jī)器控制模塊在最低水平；這些相互作用直接與機(jī)械系統(tǒng)。三個(gè)模塊處理模式切換邏輯。在本節(jié)中，我們簡要地描述這些類型的控制模塊以及它們之間的相互作用和協(xié)調(diào)。 A. 機(jī)器控制 模塊 每臺機(jī)器 控制模塊具有良好定義的接口規(guī)范：它接受從給定的一組離散事件的命令，并返回從給定的一組離散事件的反應(yīng)。在控制模塊將所有的連續(xù)變量的控制，如軸伺服控制。這種連續(xù)的控制 是利用 標(biāo)準(zhǔn)的 法和軸功率等參數(shù)的慣性，設(shè)計(jì)，絲杠螺距，來自機(jī)模塊定義。此外，每個(gè)機(jī)控制模塊將包含任何與機(jī)器相關(guān)的模塊控制機(jī)服務(wù)，如潤滑或冷卻液。因此，每個(gè)機(jī)控制模塊是它伴隨機(jī)模塊獨(dú)立的控制器，可以設(shè)計(jì)和測試，獨(dú)立于機(jī)器的其他部分。 圖 10 一 機(jī)控制 模塊的設(shè)計(jì)必須只有一次在圖書館每個(gè)機(jī)器 模塊完成。當(dāng) ?過機(jī)模塊中使用的機(jī)械設(shè)計(jì)，控制模塊可用于相關(guān)的控制的 ?標(biāo)志?？刂颇K可以獨(dú)立使用，有自己的處理能力， I/O 和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接到控制系統(tǒng)的其余部分，或者它可能作為一塊整體機(jī)控制器，是以一個(gè)集中的方式實(shí)現(xiàn)。 B. 操作序列 操作程序模塊由刀位數(shù)據(jù)由圖 3 中的高層次的 序列定義。 C. 模塊化控制 結(jié)構(gòu) 用戶 接口控制模塊，通過一組按鈕把控制系統(tǒng)和用戶之間的相互作用，控制模式開關(guān)，和單步操作序列。它的主要功能是通過用戶命令，通過控制器的休息，并顯示當(dāng)前的機(jī)器狀態(tài)的用戶。 Ⅳ結(jié)論和未來的工作 從歷史上看 ，機(jī)床的設(shè)計(jì)是基于經(jīng)驗(yàn) 的。在本研究中，我們描述和可重構(gòu)機(jī)床及其相關(guān)的控制器綜合評價(jià)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。本文的研究工作已經(jīng)解決了代機(jī)床配置和模塊化控制設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程開始的加工要求。 所提出的方法對機(jī)床的合成使機(jī)床模塊庫可以編譯并存儲在數(shù)據(jù)庫中，獨(dú)立的控制器和隨時(shí)可以在任何機(jī)器的設(shè)計(jì)。該方法也 可以確保 所有運(yùn)動學(xué)可行的和明顯不同的配置系統(tǒng)枚舉減少錯(cuò)過一個(gè)好設(shè)計(jì)的機(jī)會。 我們已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)基于 程序，自動機(jī)械設(shè)計(jì)過程；我們正在將控制設(shè)計(jì)程序在現(xiàn)有的 框架 。 作者要感謝 支持和從參加這個(gè)項(xiàng)目的 業(yè)成員的寶貴意見。