文档介绍：摘要 IAbstract (1) 致谢 参考文献 附录1攻读硕士学位期间发表的论文 :⑴国家863计划“先进制造与自动化技术”领域“机器人技术主题”资助――“开放式数控装备的远程操作、监控与诊断技术研究”(项目批准号:2001AA423230);⑵中国-新加坡“中新联合研究计划”项目――“基于网络的产品快速开发平台”;⑶新加坡国家科技局资助项目——“基于多智能体的数字制造(Multi-Agent-basedDigitalManufacturing)”;⑷教育部骨干教师资助计划项目――“C系统”。,世界正经历着一场深刻的“网络化革命”,这场革命极大地改变着人类的生存环境,网络化与数字化是当今包括制造业在内的各行各业不可回避的发展总趋势。由于网络化、数字化进程的加快,使得制造业的市场、资源、技术和人员的竞争更具全球性,而产品制造的全过程(设计、生产、服务)也具有全球性的特征,即制造环境在发生着根本性的变化。以制造过程的知识融合为基础、以数字化建模仿真与优化为特征的“数字化制造”正成为制造技术发展的重要领域。以数字化描述为基础的虚拟制造的重要性日益增加。同时随着信息技术和计算机网络技术的发展,尤其是网络技术的发展,机械制造领域的技术发展方向也日趋明朗,微精化、自动化、网络化、智能化、绿色化是带动机械制造技术发展的主流[1]。其中网络是方向,智能是前景。作为网络制造、数字制造等先进制造技术与系统的基础,数控机床、数字化工艺装备具有开放式的网络化功能是必然趋势。实现数控机床的网络化首先需要在网络虚拟环境下再现其维护环境和加工过程,这就要求我们对虚拟维护环境和虚拟加工过程进行精确建模。要建立和实现虚拟维护环境的动态模型,就必须对加工过程中机床部件的运动和动力学行为进行分析和建模,既要对实际机床系统进行运动学建模和动力学建模。否则,虚拟环境和虚拟加工就没有任何意义[2][3]。可视化是虚拟制造中的重要环节,因为它能将抽象信息转化为能在显示器上显示的具体实物。在一个虚拟界面中,仿真加工是这样进行的:①从***库中选择一个虚拟的三维***;②将该***安装到虚拟的数控机床上,开始加工工件;③显示加工结果。在模拟显示数控加工过程中,需要有恰当的实体模型来表现虚拟场景中的***,夹具,和床身等三维实体。这些模型都是依照真实设备的结构和特性根据运动学模型创建出来的。在几何造型中,建模过程分为两大类:静态建模和动态建模[4]。静态建模是指构建那些不随仿真时间变化的实体的几何模型,如仿真场景中固定不变的物体。动态建模则是只构建那些位形或形状随仿真时间变化而变化的实体的几何模型,如***、被加工的工件等。为这两类建模方式需要依据以下三个步骤:①通过测量真实部件的尺寸来获得它们相应的尺寸;②根据尺寸对数控机床进行运动学几何建模;③根据所建立的运动学几何模型在CAD系统中建立模型。由此可知数控机床的运动学建模是实现数控机床网络化以及实现数控机床虚拟加工的一个底层关键技术和前提条件。同时通过对数控机床及系统的运动学建模进而虚拟地仿真数控加工过程,不仅能节省资源、避免风险,而且可以通过真实地模拟机床及加工过程的行为来快速地对机床操作人员进行培训,也可帮助机床制造商向潜在的远程客户逼真演示其产品[5]。本课题利用计算机仿真技术,建立数控机床在高速运动状态下的运动学、动力学仿真模型,在此基础上,建立起提高数控机床在高速状态下运动精度的优化仿真模型;同时利用现代测量技术,通过实验手段掌握数控机床在高速加工状态下的动态性能和运行规律,验证数控机床仿真模型的正确性,从而为数控机床虚拟建模提供技术支持,使数控系统网络化以及实现数控设备远程监控成为可能。