[发明专利]面向并联钻床的智能姿态调控装置及其调控方法

说明书

本发明公开了一种面向并联钻床的智能姿态调控装置，包括计算机、传感器单元、通信单元、A/D转换单元、中心控制单元、神经网络单元和PID控制单元，中心控制单元接收传感器单元检测的动平台到零件表面距离和计算机传入的钻孔点坐标值，将其传输到在FPGA上配置的已训练好的神经网络单元中，映射输出后得到各条驱动腿的长度与XY工作台分别沿X轴和Y轴运动量等参数，将参数送入PID控制单元，对每一条驱动腿以及XY工作台进行位置的PID控制，实现并联钻床自动调姿，完成自动对准钻孔点曲面法线方向的操作；本发明还公开了一种面向并联钻床的智能姿态调控装置的调控方法，本发明解决了现有并联钻床姿态调控效率低的问题。

技术领域

本发明涉及钻孔加工技术领域，特别是一种面向并联钻床的智能姿态调控装置及其调控方法。

背景技术

目前传统钻床只能铅垂方向钻孔，无法实现任意姿态角钻孔作业，为了完成在复杂曲面的钻孔作业，在申请号为201610885614.1的专利文献中提出了如图1所示的一种基于1TP+3TPS并联机器人的并联钻床。该并联钻床的主体支撑为一个龙门支架1，在龙门支架1的下方固定一个XY工作台4，该XY工作台4可使被加工工件在水平面上快速移动，从而使工件快速到达被加工位置。在龙门支架1上方横梁上倒置安装有一个1TP+3TPS型并联机器人2。1TP+3TPS型并联机器人2通过静平台与龙门支架1刚性连接，1TP+3TPS型并联机器人2的动平台和其上的钻头进给机构组成了刀具平台3。通过调整1TP+3TPS并联机器人2的三个驱动腿来调整刀具平台3的姿态，且通过调节XY工作台4来控制被加工工件的位置，从而可以满足沿被加工工件表面法线方向进行钻孔的需求。在申请号为201710730949.0的专利文献中提出了一种面向并联钻床的自动钻孔方法，在钻孔时为了实现并联钻床的自动钻孔，依据在刀具平台上均匀安装的三个激光传感器所采集的平台到曲面零件表面的距离数据，进行实时的运动控制求解计算出三条驱动腿的长度与XY工作台的运动量。然而，此专利文献并没有涉及到相应的控制系统的硬件实现。

由于并联钻床的驱动与钻孔姿态存在高度耦合，其姿态控制算法往往是具有高度非线性的特性，从而导致其求解往往且十分复杂。因此，通过传统的控制器来求解控制变量时会面临着求解过程耗时长的问题，其在一定程度的降低了自动调姿的实时性和降低了加工效率。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种面向并联钻床的智能姿态调控装置及其调控方法，解决了现有的并联钻床在进行钻孔时由于复杂的控制变量求解过程而导致的效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种面向并联钻床的智能姿态调控装置，包括：

通信单元；

计算机，用于将工件钻孔点的坐标值(X_P,Y_P)通过所述通信单元传输给中心控制单元；

传感器单元，包括在并联钻床的刀具平台上围绕1TP+3TPS型并联机器人动平台几何中心均匀安装的三个激光测距传感器，用于将三个所述激光测距传感器所测的刀具平台到曲面零件表面距离的传感器数据传输给A/D转换单元；

A/D转换单元，用于将接收的模拟量数据进行转换，并将转换后的距离数据(d₁，d₂，d₃)传输给中心控制单元；

中心控制单元，用于将所述距离数据(d₁，d₂，d₃)和从计算机传入的钻孔点的坐标值(X_P,Y_P)传输给神经网络单元；