铝镜元件的机器人气囊精密抛光技术研究

发布时间：2020-07-29 12:33

【摘要】：随着科学技术的不断发展,光学元件在光学系统中的应用十分广泛。铝合金作为一种常用的光学反射镜材料,因具有发射率好、便于轻量化设计、成本低等优点,得到了越来越广泛的应用。由于铝合金质地软难以直接抛光,当前对于铝镜的纯机械抛光仍然处于摸索阶段。而气囊抛光作为一种新型的抛光方式,具有加工柔性好、抛光效率高的优点。为了充分利用气囊抛光的柔性抛光和工业机器人柔性运动作业的能力,本文将六轴工业机器人与气囊抛光相结合,对铝镜元件的机器人气囊精密抛光技术进行研究。论文首先进行了机器人气囊抛光机的搭建。以ABB机器人IRB4600-60/2.05本体及其配套电控系统为研究基础,设计并搭建机器人气囊抛光系统实验平台。在此基础上,开展气囊抛光进动运动算法的设计,从而实现对机器人末端气囊工具位置姿态的精确控制。其次,针对机器人气囊抛光运动的系统坐标标定需要,进行机器人末端的球面气囊工具的球心TCP标定算法设计,并开展相应的仿真验证实验,进而进行测头球心的TCP标定,从而完成测头TCP与气囊球心TCP的转换与最终标定。从气囊抛光工艺的需求出发,以C#为开发语言,完成机器人气囊精密抛光系统软件的开发,包括了抛光作业模块、机器人通讯模块以及辅助功能模块等模块的设计编程,从而实现机器人气囊抛光的路径规划和运动控制,以保证铝镜抛光的加工柔性和作业效率。最后,基于所开发的机器人气囊抛光系统,进行一系列的铝镜元件(AL 6061航空铝)的气囊抛光实验。包括铝合金元件的抛光斑可控性实验,以及聚氨酯气囊粗抛/精抛和羊毛毡气囊、阻尼布气囊的光整加工实验,并通过实验验证了所开发的机器人气囊抛光系统的铝合金精密抛光加工能力。
【学位授予单位】：厦门理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP242;TG580.692
【图文】：

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（a）石英玻璃（b）铝合金反射镜图 1-1 光学元件示意图1（b）所示，铝合金具有耐腐蚀性强、质量轻、易加工等用的材料[2]。铝合金反射镜作为金属材料反射镜的代表，艺加工的铝合金反射镜，在光谱的很大范围内都有着很好示，其在空间遥感和军用红外光学系统中得到越来越广元件石英玻璃相比，光学铝具有材料成本低、易加工、制金光学元件在安装方式上更为简单，安装材料可选用同膨胀系数不匹配造成的影响，能够有效避免温度变化引其支撑件之间产生热应力因而，使用铝合金反射镜作为光度环境更为复杂的场景[3]。

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（a）石英玻璃（b）铝合金反射镜图 1-1 光学元件示意图1-1（b）所示，铝合金具有耐腐蚀性强、质量轻、易加工等用的材料[2]。铝合金反射镜作为金属材料反射镜的代表，艺加工的铝合金反射镜，在光谱的很大范围内都有着很好所示，其在空间遥感和军用红外光学系统中得到越来越广泛元件石英玻璃相比，光学铝具有材料成本低、易加工、制合金光学元件在安装方式上更为简单，安装材料可选用同热膨胀系数不匹配造成的影响，能够有效避免温度变化引其支撑件之间产生热应力因而，使用铝合金反射镜作为光度环境更为复杂的场景[3]。

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厦门理工学院硕士学位论文精密加工技术两种方式为化学机械抛光和镀膜抛光学天文台(NOAO)的 Daniel 等人以合金表面镀膜再次车削加工，最终如图 1-3 所示，荷兰的 ASTRON m 和 3 m 的金刚石微粉的精密抛光。美国 Cabot 公司的的 Kevin J 等光，对抛光相关参数优化后，得到，德国的 Risse，Gebhardt 等人对及再抛光技术获得了比较好的镜面

【参考文献】