成功大學博碩士論文系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	郭禮安 Kuo, Li-An
論文名稱：	利用D-H修正標記法於非正交多軸工具機自動化泛用型後處理程式之發展 Development of Automated Universal Postprocessor for Non-Orthogonal Multi-Axes Machine Tools with Modified D-H Notation
指導教授：	李榮顯 Lee, Rong-shean
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 機械工程學系 Department of Mechanical Engineering
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	126
中文關鍵詞：	非正交、泛用型後處理程式、多軸工具機、D-H標記法
外文關鍵詞：	D-H notation, Multi-axes machine tool, Universal postprocessor, Non-orthogonal
相關次數：	點閱：108 下載：1
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

由於近年曲面加工的複雜性增高，為增加複雜曲面工件的精度，多軸加工已經成為目前發展的主要趨勢，各家工具機廠大量推出各種構形的多軸工具機，如何有效率且彈性的控管生產線上不同工具機機台所負責的工作成了重要的課題，而快速且正確建立不同工具機間的後處理程式更成了其中的關鍵。
本文處理範疇為軸數在三軸及三軸以上五軸及五軸以下含有三個平移軸與兩個及兩個以下旋轉軸的多軸工具機，針對市面上常見之工具機構形進行推導，即旋轉軸須位於機械床台至工件端或機械床台至刀具端之運動鍊末端，旋轉軸至工件間或旋轉軸至刀具間不能夾有線性軸，在考慮正交與非正交構形下，發展一多軸工具機自動化泛用型後處理程式系統，系統透過資訊檔內容，以機構逆向運動學為基礎，利用D-H修正標記法進行自動化後處理程式之推導，並經後處理轉換成NC加工程式。
本文以視窗程式為架構，使用OpenGL作為視窗顯示畫面，讓使用者以操作介面匯入資訊檔，快速建構完成欲模擬之工具機機台，並進行後處理程序。最後以自由曲面工件，透過本文所提出之方法來呈現虛擬工具機建構流程與加工時的運動模擬，並利用實體切削商用模擬軟體驗證本系統後處理轉換的NC程式。

As the complexity of surface machining growing recently, multi-axes machine tools are widely used to increase the precision of surface machining. Therefore how to manage machine tools with various configuration on the production line efficiently has become an important subject. The construction of the postprocessor for different machine tools rapidly and accurately is the key issue.
This thesis aims at the development of an automated universal postprocessor for both orthogonal and non-orthogonal configuration. This system attains the information of machine tools through information file, and utilizes modified D-H notation to develop the postprocessor of multi-axes machine tools.
The user interface of the system is also developed. The displayed window is based on OpenGL. User can import information file and construct simulation system for multi-axes machine tool. A workpiece is given to demonstrate the construction procedure for virtual machine tool. The motion simulation of virtual machine tool has been compared with commercial software to verify the NC program converted from the developed postprocessor .

中文摘要 ............................................................................................................ I
英文摘要 .......................................................................................................... II
誌謝 ................................................................................................................. III
總目錄 ............................................................................................................. IV
表目錄 .......................................................................................................... VIII
圖目錄 ............................................................................................................. IX
符號說明 ...................................................................................................... XIII
第一章  前言.............................................1
1-1  概述................................................1
1-2  文獻回顧............................................2
1-2-1  後處理程式........................................2
1-2-2  虛擬實境與虛擬製造................................6
1-3  研究目的與範疇......................................9
1-4  章節瀏覽............................................9
第二章  座標系統與座標轉換矩陣..........................12
2-1  基本座標轉換之轉換矩陣.............................12
2-2  繞任意軸旋轉之轉換矩陣.............................18
2-3  工具機構形之探討...................................19
2-3-1  工具機構造碼與形狀創成函數.......................19
2-4  D-H修正標記法於虛擬工具機建構之應用................20
2-4-1  D-H修正標記法概述................................20
第三章  D-H座標定義與參數運算...........................26
3-1  應用D-H修正標記法建構虛擬多軸工具機................27
3-2  應用D-H修正標記法建構虛擬多軸工具機................36
3-3  應用D-H修正標記法建構虛擬多軸工具機................39
3-4  應用D-H修正標記法建構虛擬多軸工具機................40
第四章  系統核心理論....................................41
4-1  後處理程式概述.....................................42
4-1-1  工具機加工之幾何意義.............................44
4-1-2  逆向運動學介紹...................................45
4-2  自動化泛用型後處理程式之發展.......................46
4-2-1  後處理運算之簡化.................................47
4-2-2  三種分類之旋轉軸求解探討.........................49
4-2-2-1  A類型..........................................49
4-2-2-2  B類型..........................................55
4-2-2-3  C類型..........................................60
4-2-3  線性軸求解.......................................65
4-2-4  NC程式產生.......................................68
第五章  虛擬工具機模擬系統實作..........................69
5-1  系統設計需求.......................................69
5-2  系統架構...........................................72
5-2-1  開發工具.........................................74
5-2-2  OpenGL概述.......................................75
5-2-3  人機介面架構.....................................76
5-3  應用D-H修正標記法連貫工具機建構與後處理............86
第六章  虛擬工具機模擬系統實例..........................87
6-1  加工件資料.........................................87
6-2  NC程式設計.........................................88
6-2-1  刀具路徑檔的產生.................................88
6-3  虛擬工具機運動模擬系統之驗證.......................91
6-3-1  自動加工模擬流程.................................91
6-3-2  結果與討論.......................................92
6-3-2-1  系統運動模擬之正確性...........................92
6-3-2-2  後處理程式之正確性.............................97
   6-3-2-2-1  正交型五軸工作台傾斜型....................97
   6-3-2-2-2  單旋轉軸非正交五軸工作台傾斜型...........100
   6-3-2-2-3  雙旋轉軸非正交五軸工作台傾斜型...........103
6-3-2-3  後處理公式驗證................................107
6-3-2-4  雙旋轉軸非正交五軸工作台傾斜之加工範圍........110
第七章  結論與建議.....................................111
7-1  結論..............................................111
7-2  建議..............................................112
參考文獻...............................................114
附錄一.................................................118
自述...................................................126
                                    

[1]Bedi, S. and G. W. Vickers, “Postprocessor for Numerically Controlled Machine Tools”, Computers in Industry, Vol. 9, No. 1, pp.3-18(1987).
[2]Carpenter, I.D., J.M. Ritchie, R.G. Dewar, J.E.L. Simmons, “Virtual manufacturing”, Manufacturing Engineer, Vol.76, Issue 3, pp.113-116, 1997.
[3]Denavit, J., R. S. Hartenberg , “A kinematic notation for lower-pair mechanisms based on matrices”, ASME J. Appl. Mech., June, pp.215-221, 1955.
[4]Grigore, B., Philippe Coiffet, “Virtual Reality Technology”, John Wiley and Sons, Inc., pp.331, 1993.
[5]Kalawsky, Roy S., The Science of Virtual Reality and Virtual Environments, Addison Wesley, pp.330, 1994.
[6]Ko, J. H., S. Y. Won, D. W. Cho, “Off-line feed rate scheduling using virtual CNC based on an evaluation of cutting performance”, Computer Aided Design, pp.383-393, April 1, 2003.
[7]Lin, P. D., J. F. Chen, “Analysis of Error in Precision for Closed Loop Mechanisms”, Journal of Mechanical Design, March, Vol.116, pp.197-203, 1994.
[8]Lanzagorto, M., R. Rosenberg, L.J. Rosenblum, E.Y. Kuo, “Rapid prototyping of virtual environments”, Computing in Science & Engineering, Vol.2, Issue 3, pp. 68-73, 2000.
[9]Tsai Lung-Wen Tsai, “Robot analysis”Wiley Interscience, Taiwan, p71~p74, 2005.
[10]Nagasaka, M. and Y. Takeuchi, “Generalized Post-processor for 5-axis Control Machining Based on Form Shape Function”, Journal of the Japan Society for Precision Engineering, Vol. 62, No. 11, pp. 1607-1611, 1996.
[11]Ong, S. K., L. Jiang, A. Y. C. Nee, “An Internet-Based Virtual CNC Milling System”, Advanced Manufacturing Technology, pp.20-30, 2002.
[12]Stute, G. and H. Damsohn, “Special Problems in Postprocessing of Multi-axis Milling Machines”, Proceedings of the Second IFIP/IFAC International Conference on Programming Languages for Machine Tools, PROLOMAT ‘73, pp. 737-746, 1973.
[13]Suh, S. H. and K. S. Lee, “A Prototype CAM System for Four-axis NC Machining of Rotational-Free-Surfaces”, Journal of Manufacturing Systems, Vol. 10, No. 4, pp. 322-331, 1991.
[14]Schilling, Robert J., “Fundamentals of Robotics analysis and control”, Prentice-Hall international Editions, pp.49-61, 1998.
[15]Steffan, R., U. Schull, T. Kuhlen, “Integration of virtual reality based assembly simulation into CAD/CAM environments”, Proc. of 24th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Vol. 4, pp.2535-2537, 1998.
[16]Seo, Y., T. H. Choi, S. H. Suh, “Web-based Implementation of Virtual Machine Tools”, Proc. of the 4th Korea-Russia Int’l Symp on Science and Tech, vol. 3, pp. 122-127, 2000.
[17]Sorby, K, “Inverse kinematics of five-axis machines near singular configurations”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 47, No. 2, pp. 299-306 (2007).
[18]Takeuchi, Y. and T. Watanabe, “Generation of 5-axis Control Collision-Free Tool Path and Postprocessing for NC Data”, Annals of the CIRP, Vol. 41, No. 1, pp. 539-542, 1992.
[19]Wright, R. S., Jr. Michael Sweet著, 大新資訊譯, “OpenGL超級手冊第二版”, 碁峰資訊股份有限公司, 台灣, pp.29-42, 2000.
[20]位元文化研究室, “精通視窗程式設計”, 文魁資訊股份有限公司, 台灣, pp.6-3, 2000.
[21]李榮顯, “數值控制機械”, 三民書局, 台灣, pp.57, pp.347, 1991.
[22]李銘發, “滾子齒凸輪在CNC五軸工具機上之切削與線上量測”, 碩士論文, 國立成功大學機械工程研究所,1994.
[23]佘振華, “空間凸輪五軸加工數值控制程式設計系統之研究”, 博士論文, 國立成功大學機械工程研究所, 1997.
[24]吳錫章, “非正交型車銑複合虛擬工具機運動模擬系統之發展”, 碩士論文, 成功大學機械研究所, 2007.
[25]林彥宏, “五軸虛擬工具機模擬系統一般化建構之研究”, 碩士論文, 國立成功大學機械工程研究所, 2004.
[26]徐偉程, “應用虛擬實境技術於多軸工具機切削運動之研究”, 碩士論文, 國立成功大學機械工程研究所, 2002.
[27]梅可人, “ Study on Automated Universal Construction of Virtual Machine Tool Geometry for Simulation System”, 專題論文, 國立成功大學機械工程研究所,2007.
[28]黃昭堂, “旋轉軸非正交型之五軸工具機數值控制程式開發”, 碩士論文, 大葉大學自動化研究所, 2007.
[29]楊淵成, “車銑複合工具機之插補器及其電腦輔助製造系統研究”, 碩士論文, 國立成功大學製造工程研究所, 2002.
[30]鄒震贏, “應用OpenGL於五軸虛擬工具機系統之發展”, 碩士論文, 國立成功大學機械工程研究所, 2006.
[31]劉大隆, “應用插值運算於多軸工具機切削運動模擬之研究”, 碩士論文, 國立成功大學機械工程研究所, 2003.
[32]劉日良、張承瑞、宋現春, “五軸數控機床座標系統的ㄧ個特例及其後製處理方法”, 先進製造技術 , pp. 61-62 ,2002.

校內：2010-07-17公開
校外：2010-07-17公開

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文