Identifikacija, modeliranje i kompenzacija grešaka usled statičke popustljivosti robota za obradu
Identification, modelling and compensation of errors due to machining
2015
Аутори
Slavković, NikolaОстала ауторства
Milutinović, DraganTanović, Ljubodrag
Puzović, Radovan
Glavonjić, Miloš
Borovac, Branislav
Докторска теза (Објављена верзија)
Метаподаци
Приказ свих података о документуАпстракт
U radu se polazi od razvijenog obradnog sistema na bazi robota za višeosnu obradu delova od mekših materijala niže i srednje klase tačnosti. Razvoj ovakvog sistema je obuhvatio dve grupe problema. Prvi, razvoj sistema upravljanja i programiranja robota u G-kodu i drugi, poboljšanje tačnosti obrade kroz kompenzaciju grešaka obrade usled statičke popustljivosti robota, što predstavlja i osnovni cilj istraživanja u ovoj disertaciji. U cilju modeliranja i identifikacije ovih grešaka izvršeno je modeliranje statičke popustljivosti eksperimentalnog robota. Razvijeni pristup modeliranja statičke popustljivosti robota daje uvid u uticaj popustljivosti svakog pojedinačnog zgloba na popustljivost robota u Dekartovom prostoru, što ga čini višestruko primenljivim. Ovaj pristup je omogućio i razvoj eksperimentalnog metoda identifikacije popustljivosti robota i eksperimentalno analitičkog pristupa identifikacije rezultujućih popustljivosti zglobova koje predstavljaju glavne izvore popustljivosti rob...ota. Za ovako razvijen model popustljivosti robota, s obzirom na mogućnost da se robot programira u G-kodu, u ovoj disertaciji je razvijen metod off-line kompenzacije statičkih grešaka izazvanih silama rezanja. Ideja razvijenog metoda je modifikacija programirane putanje korigovanjem G-koda prema izračunatim statičkim pomerajima vrha alata. Ovi pomeraji se izračunavaju primenom razvijenog modela popustljivosti robota i mehanističkog modela sila rezanja poznatog u literaturi. Razvijeni metod off-line kompenzacije grešaka stvara realne pretpostavke za praktičnu primenu robota u obradi. Metod je direktno primenljiv od strane programera i operatera koji imaju iskustva u CNC tehnologiji i programiranju u G-kodu. Eksperimentalnim obradama sa i bez kompenzacije grešaka pokazana je efikasnost razvijenog off-line metoda kompenzacije. Dobijeni rezultati su pokazali da se primenom razvijenog metoda kompenzacije grešaka može ostvariti zadata tačnost obrade u očekivanim granicama za robote, jer na greške obrade utiču i dinamika robota, krutost motornog vretena, itd.
The work starts from the developed robotic machining system for multiaxis machining of lower- and medium-accuracy class lightweight materials. The development of such system comprised two groups of problems. First, the development of robot control and programming in G-code and, second, improvement of machining accuracy through machining errors compensation due to robot static compliance, which represents the main goal of investigations in this doctoral dissertation. For the purpose of modelling and identifying these errors, static compliance modelling of the experimental robot has been done. The developed approach to modelling robot static compliance provides an insight into the impact of each individual joint compliance on robot static compliance within a Cartesian space, making it multi-purpose applicable. The approach has also enabled the development of experimental method for identifying robot compliance and experimental analytical approach for identifying the resulting compliances... of joints, representing the major sources of robot compliance. For such developed model of robot static compliances as well as the possibility of programming the machining robot in G-code, a method of off-line compensation of cutting force-induced static errors has been developed. The idea underlying the developed method is modification of programmed machining path by correcting G-code according to calculated tool tip static displacements. These displacements are calculated by applying the developed robot compliance model and cutting forces mechanistic model well-known in the literature. The developed method for off-line error compensation creates realistic assumptions for practical robot application in machining. The method is straightforward applicable by programmers and operators experienced in CNC technology and programming in G-code. Experimental machining with and without error compensation evidenced the efficiency of the developed off-line method for error compensation. The obtained results indicate that the application of the developed method for error compensation can achieve specified machining accuracy within the expected limits for robots since machining errors also influence robot dynamics, motor spindle stiffness, etc.
Кључне речи:
sistem upravljanja i programiranja / obradni sistemi na bazi robota / modeliranje robota / modeliranje popustljivosti robota / kompenzacioni algoritmi / identifikacija popustljivosti robota / greške obrade / robotic machining systems / robot modelling / robot compliance modelling / robot compliance identification / machining errors / control and programming system / compensation algorithmsИзвор:
2015Издавач:
- Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet
Финансирање / пројекти:
- Развој нове генерације домаћих обрадних система (RS-MESTD-Technological Development (TD or TR)-35022)
URI
http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=2891https://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/5348
https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:11107/bdef:Content/download
http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=514590627
https://machinery.mas.bg.ac.rs/handle/123456789/32
Колекције
Институција/група
Mašinski fakultetTY - THES AU - Slavković, Nikola PY - 2015 UR - http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=2891 UR - https://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/5348 UR - https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:11107/bdef:Content/download UR - http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=514590627 UR - https://machinery.mas.bg.ac.rs/handle/123456789/32 AB - U radu se polazi od razvijenog obradnog sistema na bazi robota za višeosnu obradu delova od mekših materijala niže i srednje klase tačnosti. Razvoj ovakvog sistema je obuhvatio dve grupe problema. Prvi, razvoj sistema upravljanja i programiranja robota u G-kodu i drugi, poboljšanje tačnosti obrade kroz kompenzaciju grešaka obrade usled statičke popustljivosti robota, što predstavlja i osnovni cilj istraživanja u ovoj disertaciji. U cilju modeliranja i identifikacije ovih grešaka izvršeno je modeliranje statičke popustljivosti eksperimentalnog robota. Razvijeni pristup modeliranja statičke popustljivosti robota daje uvid u uticaj popustljivosti svakog pojedinačnog zgloba na popustljivost robota u Dekartovom prostoru, što ga čini višestruko primenljivim. Ovaj pristup je omogućio i razvoj eksperimentalnog metoda identifikacije popustljivosti robota i eksperimentalno analitičkog pristupa identifikacije rezultujućih popustljivosti zglobova koje predstavljaju glavne izvore popustljivosti robota. Za ovako razvijen model popustljivosti robota, s obzirom na mogućnost da se robot programira u G-kodu, u ovoj disertaciji je razvijen metod off-line kompenzacije statičkih grešaka izazvanih silama rezanja. Ideja razvijenog metoda je modifikacija programirane putanje korigovanjem G-koda prema izračunatim statičkim pomerajima vrha alata. Ovi pomeraji se izračunavaju primenom razvijenog modela popustljivosti robota i mehanističkog modela sila rezanja poznatog u literaturi. Razvijeni metod off-line kompenzacije grešaka stvara realne pretpostavke za praktičnu primenu robota u obradi. Metod je direktno primenljiv od strane programera i operatera koji imaju iskustva u CNC tehnologiji i programiranju u G-kodu. Eksperimentalnim obradama sa i bez kompenzacije grešaka pokazana je efikasnost razvijenog off-line metoda kompenzacije. Dobijeni rezultati su pokazali da se primenom razvijenog metoda kompenzacije grešaka može ostvariti zadata tačnost obrade u očekivanim granicama za robote, jer na greške obrade utiču i dinamika robota, krutost motornog vretena, itd. AB - The work starts from the developed robotic machining system for multiaxis machining of lower- and medium-accuracy class lightweight materials. The development of such system comprised two groups of problems. First, the development of robot control and programming in G-code and, second, improvement of machining accuracy through machining errors compensation due to robot static compliance, which represents the main goal of investigations in this doctoral dissertation. For the purpose of modelling and identifying these errors, static compliance modelling of the experimental robot has been done. The developed approach to modelling robot static compliance provides an insight into the impact of each individual joint compliance on robot static compliance within a Cartesian space, making it multi-purpose applicable. The approach has also enabled the development of experimental method for identifying robot compliance and experimental analytical approach for identifying the resulting compliances of joints, representing the major sources of robot compliance. For such developed model of robot static compliances as well as the possibility of programming the machining robot in G-code, a method of off-line compensation of cutting force-induced static errors has been developed. The idea underlying the developed method is modification of programmed machining path by correcting G-code according to calculated tool tip static displacements. These displacements are calculated by applying the developed robot compliance model and cutting forces mechanistic model well-known in the literature. The developed method for off-line error compensation creates realistic assumptions for practical robot application in machining. The method is straightforward applicable by programmers and operators experienced in CNC technology and programming in G-code. Experimental machining with and without error compensation evidenced the efficiency of the developed off-line method for error compensation. The obtained results indicate that the application of the developed method for error compensation can achieve specified machining accuracy within the expected limits for robots since machining errors also influence robot dynamics, motor spindle stiffness, etc. PB - Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet T1 - Identifikacija, modeliranje i kompenzacija grešaka usled statičke popustljivosti robota za obradu T1 - Identification, modelling and compensation of errors due to machining UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_5348 ER -
@phdthesis{ author = "Slavković, Nikola", year = "2015", abstract = "U radu se polazi od razvijenog obradnog sistema na bazi robota za višeosnu obradu delova od mekših materijala niže i srednje klase tačnosti. Razvoj ovakvog sistema je obuhvatio dve grupe problema. Prvi, razvoj sistema upravljanja i programiranja robota u G-kodu i drugi, poboljšanje tačnosti obrade kroz kompenzaciju grešaka obrade usled statičke popustljivosti robota, što predstavlja i osnovni cilj istraživanja u ovoj disertaciji. U cilju modeliranja i identifikacije ovih grešaka izvršeno je modeliranje statičke popustljivosti eksperimentalnog robota. Razvijeni pristup modeliranja statičke popustljivosti robota daje uvid u uticaj popustljivosti svakog pojedinačnog zgloba na popustljivost robota u Dekartovom prostoru, što ga čini višestruko primenljivim. Ovaj pristup je omogućio i razvoj eksperimentalnog metoda identifikacije popustljivosti robota i eksperimentalno analitičkog pristupa identifikacije rezultujućih popustljivosti zglobova koje predstavljaju glavne izvore popustljivosti robota. Za ovako razvijen model popustljivosti robota, s obzirom na mogućnost da se robot programira u G-kodu, u ovoj disertaciji je razvijen metod off-line kompenzacije statičkih grešaka izazvanih silama rezanja. Ideja razvijenog metoda je modifikacija programirane putanje korigovanjem G-koda prema izračunatim statičkim pomerajima vrha alata. Ovi pomeraji se izračunavaju primenom razvijenog modela popustljivosti robota i mehanističkog modela sila rezanja poznatog u literaturi. Razvijeni metod off-line kompenzacije grešaka stvara realne pretpostavke za praktičnu primenu robota u obradi. Metod je direktno primenljiv od strane programera i operatera koji imaju iskustva u CNC tehnologiji i programiranju u G-kodu. Eksperimentalnim obradama sa i bez kompenzacije grešaka pokazana je efikasnost razvijenog off-line metoda kompenzacije. Dobijeni rezultati su pokazali da se primenom razvijenog metoda kompenzacije grešaka može ostvariti zadata tačnost obrade u očekivanim granicama za robote, jer na greške obrade utiču i dinamika robota, krutost motornog vretena, itd., The work starts from the developed robotic machining system for multiaxis machining of lower- and medium-accuracy class lightweight materials. The development of such system comprised two groups of problems. First, the development of robot control and programming in G-code and, second, improvement of machining accuracy through machining errors compensation due to robot static compliance, which represents the main goal of investigations in this doctoral dissertation. For the purpose of modelling and identifying these errors, static compliance modelling of the experimental robot has been done. The developed approach to modelling robot static compliance provides an insight into the impact of each individual joint compliance on robot static compliance within a Cartesian space, making it multi-purpose applicable. The approach has also enabled the development of experimental method for identifying robot compliance and experimental analytical approach for identifying the resulting compliances of joints, representing the major sources of robot compliance. For such developed model of robot static compliances as well as the possibility of programming the machining robot in G-code, a method of off-line compensation of cutting force-induced static errors has been developed. The idea underlying the developed method is modification of programmed machining path by correcting G-code according to calculated tool tip static displacements. These displacements are calculated by applying the developed robot compliance model and cutting forces mechanistic model well-known in the literature. The developed method for off-line error compensation creates realistic assumptions for practical robot application in machining. The method is straightforward applicable by programmers and operators experienced in CNC technology and programming in G-code. Experimental machining with and without error compensation evidenced the efficiency of the developed off-line method for error compensation. The obtained results indicate that the application of the developed method for error compensation can achieve specified machining accuracy within the expected limits for robots since machining errors also influence robot dynamics, motor spindle stiffness, etc.", publisher = "Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet", title = "Identifikacija, modeliranje i kompenzacija grešaka usled statičke popustljivosti robota za obradu, Identification, modelling and compensation of errors due to machining", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_5348" }
Slavković, N.. (2015). Identifikacija, modeliranje i kompenzacija grešaka usled statičke popustljivosti robota za obradu. Univerzitet u Beogradu, Mašinski fakultet.. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_5348
Slavković N. Identifikacija, modeliranje i kompenzacija grešaka usled statičke popustljivosti robota za obradu. 2015;. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_5348 .
Slavković, Nikola, "Identifikacija, modeliranje i kompenzacija grešaka usled statičke popustljivosti robota za obradu" (2015), https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_5348 .
Related items
Showing items related by title, author, creator and subject.
-
"Don Kihot Control" – Softver za upravljanje antropomorfnog mobilnog robota vertikalne zglobne konfiguracije
Miljković, Zoran (Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 2000) -
SIMULACIJA RADA INSEKT ROBOTA - Novi koncept bioničkog razvoja mobilne robotike
Miljković, Zoran (Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 1993) -
Autonomnost robota bazirana na empirijskom upravljačkom algoritmu / Robot Autonomous Based on the Empirical Control Algorithm
Miljković, Zoran (Univerzitet u Kragujevcu, Mašinski fakultet u Kraljevu, 2000)