مدل سازی خطا و آنالیز دقت میز ماشین ابزار هگزاپاد

برای دست یابی به حرکت های دقیق در مکانیزم ها و ماشین آلات صنعتی، دقت در مراحل ساخت و مونتاژ آن دستگاهها و همچنین کالیبراسیون دستگاه پس از ساخت از نکات بسیار کلیدی می باشد. ولی بروز خطا در این مراحل غیر قابل اجتناب است. از این رو پیدا کردن مقادیر این خطاها و جبران سخت افزاری یا نرم افزاری آنها می تواند تنها راه حل ممکن برای افزایش دقت مکانیزم ها و ماشین آلات باشد. بدین منظور، تحقیقات بسیاری در زمینه آنالیز خطا و انجام عمل جبران خطا در ماشین ها صورت گرفته است. بنابراین بدلیل وجود دانش و شناخت کافی از نوع و نحوه ایجاد خطاها و چگونگی تشخیص آنها در ماشین های متداول، روش های کالیبراسیون جامع و استانداردی برای این نوع ماشین ها به صورت استانداردهایی بوجود آمده و استفاده می شود. با افزایش کاربردهای صنعتی رباتیک، بازوهای سینماتیکی موازی و به خصوص مکانیزم استوارت، تحقیق و مطالعه روی زمینه های مختلف عملکردی این مکانیزم ها به یک نیاز ضروری تبدیل شده است. این مکانیزم ها بدلیل وجود خواصی مانند صلبیت، دقت و ظرفیت تحمل نیرو و گشتاور بالاتر نسبت به مکانیزم های سری اهمیت بیشتری یافته اند. اما در این نوع مکانیزم ها بدلیل ساختار مکانیکی پیچیده زنجیره های حرکتی ناپیوسته ایجاد شده و در نتیجه موجب افزایش منابع خطایی و پراکندگی نامشخص این منابع در فضای کاری دستگاه می شود. تا به امروز عدم وجود کاربردهای صنعتی کافی مکانیزم های موازی و به خصوص مکانیزم استوارت موجب گردیده است که نوع و نحوه ایجاد و توزیع منابع خطایی موجود در این مکانیزم ها به خوبی شناخته نشده و در نتیجه روش کالیبراسیون استاندارد و کاملی برای مکانیزم استوارت وجود نداشته باشد. در مکانیزم استوارت یا هگزاپاد با تغییر طول هر یک از پایه ها به میزان مورد نظر، سکوی متحرک آن به موقعیت مورد نظر انتقال داده می شود. از سکوی متحرک این مکانیزم در عمل می توان به عنوان میز ماشین ابزار استفاده کرد. موقعیت دهی صحیح زمانی به درستی انجام می گیرد که هیچ خطایی در سیستم وجود نداشته باشد. اما معمولاً خطاهایی در اجزاء مکانیزم وجود دارند که باعث می شوند میز ماشین ابزار در مسیر دلخواه و پیش بینی شده حرکت نکند. بدین منظور در این پایانامه مدل سینماتیکی ایده آل و واقعی مکانیزم استوارت با در نظر گرفتن تمام منابع خطایی محتمل شامل خطاهای سینماتیکی و خطاهای ساخت و مونتاژ قطعات میز هگزاپاد و خطاهای حرکتی مربوط به آنها، با استفاده از روش جدیدی بر اساس انتقال مراکز مختصات و روند جدیدی مطابق قانون دناویت- هارتنبرگ مورد مدل سازی قرار گرفته شده است. در مرحله اول با در نظر گرفتن مدل خطای ایده آل و واقعی مکانیزم مورد مطالعه، معادلات مربوطه به صورت تئوری بدست خواهند آمد. سپس برنامه محاسبه خطاها در نرم افزار matlab برنامه نویسی خواهد شد. خطای موقعیتی نهایی سکوی متحرک با استفاده از دو روش حل سینماتیک مستقیم با حل نیوتن- رافسون و روش دیفرانسیلی سینماتیکی مستقیم بدست خواهد آمد. این دو روش با استفاده از نتایج بدست آمده از شبیه سازی مورد مقایسه قرار خواهد گرفت و سریع ترین و دقیق ترین روش از میان آنها در حالات مختلف مورد بررسی قرار گرفته خواهد شد. همچنین تأثیر هر یک از منابع خطایی در موقعیت پذیری سکوی متحرک بررسی خواهد شد. در این قسمت نحوه تاثیر نواحی مختلف فضای کاری هگزاپاد روی دقت موقعیت پذیری نهایی نیز مورد بررسی قرار می گیرد. سپس به منظور تهیه یک ابزار مناسب برای بررسی خطاها و صحه گذاری بر برنامه نوشته شده شبیه سازی کامل مکانیزم در نرم افزار catia انجام خواهد شد.