激光打標(biāo)技術(shù)是在激光熱處理、激光焊接、激光切割等技術(shù)之后發(fā)展起來的一門新型加工技術(shù),能夠輕松解決傳統(tǒng)加工技術(shù)很是棘手甚至無法解決的問題,在眾多加工制造行業(yè)中扮演著極其重要的角色,而激光打標(biāo)機(jī)作為激光打標(biāo)技術(shù)的典型應(yīng)用,在各個(gè)領(lǐng)域中的使用越來越廣泛。隨著激光設(shè)備向高精度、高自動化水平發(fā)展,其工作要求也越來也高,要求具有高精度的定位和控制方式,這對于提高激光加工設(shè)備自動化程度、推動激光行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文的設(shè)計(jì)、研發(fā)和實(shí)驗(yàn)工作在廣東正業(yè)科技股份有限公司的支持下展開,具體完成的工作任務(wù)如下:(1)通過對傳統(tǒng)打標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)的研究和面向目前需求的分析,進(jìn)行相應(yīng)的方案設(shè)計(jì),使用SolidWorks三維軟件,建立激光打標(biāo)模組、線性傳動機(jī)構(gòu)、基座、流水定位平臺等各部件的設(shè)計(jì)模型,并確定各零部件尺寸,完成相關(guān)配件的選型等;將各零部件裝配成為三頭激光打標(biāo)機(jī)整體,生產(chǎn)樣機(jī)并且將其調(diào)試到位,為后續(xù)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的開發(fā)和研究工作提供平臺。(2)確定打標(biāo)機(jī)各個(gè)部件的接觸和約束類型,對影響整機(jī)分析的關(guān)鍵部件進(jìn)行單元簡化處理,即借助link10桿單元模擬滾珠軸承點(diǎn)接觸位置,使用COMBIN14彈簧單元簡化直線滾動導(dǎo)軌接觸部位,進(jìn)而計(jì)算打標(biāo)機(jī)的主要受力情況,進(jìn)行網(wǎng)格劃分等,完成仿真分析的前處理階段。(3)以運(yùn)動方向?yàn)檠芯恐攸c(diǎn),進(jìn)行靜力學(xué)分析,添加熱載荷進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,提取打標(biāo)機(jī)總體變形和各個(gè)方向的變形情況,通過得到的總位云圖、x y z方向位移云圖、應(yīng)力圖,發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合下,運(yùn)動方向所受應(yīng)力、變形較大;對整機(jī)進(jìn)行模態(tài)分析,得出整機(jī)在各階下的固有頻率,通過對比輸出頻率,可知打標(biāo)機(jī)整機(jī)不會發(fā)生共振。該過程主要通過分析檢查設(shè)計(jì)質(zhì)量,并且確定影響整機(jī)變形的主要因素,為整機(jī)在運(yùn)動方向的總誤差計(jì)算提供數(shù)據(jù)支持。(4)分析運(yùn)動方向?qū)Χㄎ痪�度造成影響的主要因�?在有效行程內(nèi)等距取點(diǎn),提取各點(diǎn)位在穩(wěn)態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析下的x方向和y方向的變形量;通過實(shí)驗(yàn)獲取相應(yīng)點(diǎn)位的原始設(shè)備誤差,并將兩者進(jìn)行參數(shù)疊加,近似獲得各設(shè)定點(diǎn)位的總定位誤差。以提升系統(tǒng)精度為出發(fā)點(diǎn),提出采用加權(quán)拉格朗日二次插值算法,對計(jì)算總誤差值進(jìn)行擬合,并且可根據(jù)擬合出的曲線,獲取全行程內(nèi)任意位置的補(bǔ)償值。最后,通過設(shè)計(jì)多組試驗(yàn),檢測補(bǔ)償效果,在該激光打標(biāo)機(jī)上開發(fā)的誤差補(bǔ)償系統(tǒng),能夠?qū)�機(jī)器在x方向和y軸方向的定位精度穩(wěn)定在±0.03mm,均在±0.06mm的設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。該補(bǔ)償方法較傳統(tǒng)補(bǔ)償方法相比,具有使用方便、補(bǔ)償精確穩(wěn)定和具有可移植性等優(yōu)勢。