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

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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 組合機床與控制設(shè)計 摘要 —— 在本文中， 我們描述一個系統(tǒng)的設(shè)計程序的可重構(gòu)機床及其控制系統(tǒng)。為設(shè)計的出發(fā)點是一組操作，必須在一個 給定的部分或部分家庭進行。這些操作被分解成一組的功能，機器必須執(zhí)行的功能映射到機器模塊，每一個都有一個相關(guān)聯(lián)的機器控制模塊。一旦機器構(gòu)造的一組模塊，電機控制模塊連接。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。集成的機械和控制設(shè)計的機床的可重構(gòu)性進行了詳細的描述。 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 ?沉思的因為他們不是任何特定產(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和控制設(shè)計策略能夠使機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， 計圍繞一個給定的零件族。給定一組要執(zhí)行的操作，可以通過安裝合適的機器 塊配置。在圖書館，每個有源模塊與控制 模塊。當(dāng)我 ?裝配機械模塊，控制模塊將被連接的機器將準(zhǔn)備就緒。廣泛的和耗時的專用控制系統(tǒng)的設(shè)計不需要。第二部分介紹了機器的設(shè)計，從一組基本的機械模塊。 支持這項研究部分由 接在一個明確的時尚，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機械設(shè)計 在密歇根大學(xué)對制造系統(tǒng)的配置正在進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，和所需的時間周期的系統(tǒng)，與意向每個操作“集群”可以在一個單一的機床生產(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)機床設(shè)計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 過程分為三個主要階段：任務(wù)澄清，模塊的選擇，評價。一個簡短的文獻回顧后，這三個階段將在本節(jié)概述。 A：相關(guān)研究 由于 可重構(gòu) 加工系統(tǒng)中一個相對較新的概念，是很少的，如果任何，對可重構(gòu)機床設(shè)計文獻。然而，組合機床已在市場上幾年，一些已發(fā)表的文章在模塊化機器人， 模塊化的機器和裝配有可重構(gòu)機床設(shè)計的一些相關(guān)。例如， 出了一種方法，用于生成機床的結(jié)構(gòu)配置。他們的機床結(jié)構(gòu)分解成簡單的幾何形式：如盒，圓筒，等。燕、陳 [ 21 ]， [ 1 ]擴展這項工作的加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計。 [ 12 ]適用于組合機床的合成和 方法開發(fā)一個枚舉機床模塊的方法。 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)的運動表示和拓撲方法（即螺旋理論，圖論，等）被用于捕獲的皮膚的特點。這些數(shù)學(xué)方法用于拓撲合成，功能分解，和繪圖程序；細節(jié)中可以找到 [ 9 ]。 圖 1 B：任務(wù)說明 一個機床設(shè)計從任務(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)集來完成所需的運動運動。有三個步驟。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床模塊中存在的圖書館。 該機床結(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模塊的圖形元素。一個圖包括一組由邊緣連接在一起的頂點。在使用圖形作為機床結(jié)構(gòu)的抽象表示，我們定義了頂點的兩種不同的類型： 0 型和 1 型。一個頂點表示的物理對象的兩個 端 口， 每個端口的位置；代表的對象，它可以連接到一個相鄰的對象。 0 型頂點有輸入和輸出端口，尊重對方在線，而 1 型頂點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函數(shù)（結(jié)構(gòu)以及運動），映射到任務(wù)澄清階段圖。在圖書館的每個模塊存儲的數(shù)據(jù)包括齊次變換矩陣表示其運動或結(jié)構(gòu)功能，扭曲矢量輔以運動信息的范圍，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。它能夠線性運動的一個方向，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 為兩個不同的部分可重構(gòu)機床 設(shè)計 。 D：評估 一旦 一組動可行的模塊已被選擇，導(dǎo)致機器的設(shè)計必須進行評估。對可重構(gòu)機床通過上述系統(tǒng)的程序綜合評價標(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)計必須與預(yù)期的精度評 價。整個機床的剛度，一個在 性能最重要的因素，是基于 模塊性矩陣和連接方法估 計。 Ⅲ控制設(shè)計 由于機器 構(gòu)建模塊的元素，所以是控 制。在這項工作中，我們專 注 于測序和協(xié)調(diào)機模塊的邏輯 控制；離散事件系統(tǒng)的形式用 來 [ 6 ]。有一個控制模塊與 每個活躍機模塊相關(guān)；我們 稱之為機控制模塊。在機械設(shè)計，有被動元件，連接主動元件。在控制設(shè)計，還必須有“膠水”模塊，連接本機控制模塊。一個機床控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 9 所示。對于這兩個機器，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，機器控制模塊在最低水平；這些相互作用直接與機械系統(tǒng)。三個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. 機器控制 模塊 每臺機器 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，絲杠螺距，來自機模塊定義。此外，每個機控制模塊將包含任何與機器相關(guān)的模塊控制機服務(wù)，如潤滑或冷卻液。因此，每個機控制模塊是它伴隨機模塊獨立的控制器，可以設(shè)計和測試，獨立于機器的其他部分。 圖 10 一 機控制 模塊的設(shè)計必須只有一次在圖書館每個機器 模塊完成。當(dāng) ?過機模塊中使用的機械設(shè)計，控制模塊可用于相關(guān)的控制的 ?標(biāo)志?？刂颇K可以獨立使用，有自己的處理能力， I/O 和一個網(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控制器，是以一個集中的方式實現(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)前的機器狀態(tài)的用戶。 Ⅳ結(jié)論和未來的工作 從歷史上看 ，機床的設(shè)計是基于經(jīng)驗 的。在本研究中，我們描述和可重構(gòu)機床及其相關(guān)的控制器綜合評價的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。本文的研究工作已經(jīng)解決了代機床配置和模塊化控制設(shè)計。系統(tǒng)的設(shè)計過程開始的加工要求。 所提出的方法對機床的合成使機床模塊庫可以編譯并存儲在數(shù)據(jù)庫中，獨立的控制器和隨時可以在任何機器的設(shè)計。該方法也 可以確保 所有運動學(xué)可行的和明顯不同的配置系統(tǒng)枚舉減少錯過一個好設(shè)計的機會。 我們已經(jīng)開發(fā)了一個基于 程序，自動機械設(shè)計過程；我們正在將控制設(shè)計程序在現(xiàn)有的 框架 。 作者要感謝 支持和從參加這個項目的 業(yè)成員的寶貴意見。