基于机器人气囊抛光机的修型控制技术研究
发布时间：2021-10-24 13:28
光学元件广泛应用于空间光学、航空航天、激光聚变、生物医疗等各个领域当中,但是超精密光学元件的加工始终是个难题。抛光作为加工超精密光学元件的最后一道工序,其加工设备及技术手段对面型精度的高低至关重要。传统CNC数控机床由于价格昂贵,难以实现光学加工的大规模应用,随着工业机器人技术的迅猛发展,机器人以其高自由度的性能进军光学制造行业。为满足光学元件高精度、高效率的加工要求,将新型气囊抛光技术与工业机器人相结合,开发一套机器人光学元件气囊抛光系统是当前的重要研究方向。论文首先分析了气囊抛光技术及其基本理论,包括气囊抛光材料去除模型的Preston理论、气囊抛光运动方式、气囊抛光接触区以及加工流程等,然后完成了机器人光学元件气囊抛光系统的搭建,该系统主要由工业机器人及控制柜、计算机、气囊抛光工具、工件转台、供气及真空控制系统、磨料循环系统等组成,其中重点介绍了供气及真空控制系统以及旋转工作台的设计方案,并在原有动密封式气囊抛光工具的基础上设计了弥补缺陷的拉杆式气囊抛光工具,最后对抛光工艺软件进行了简单介绍,并说明该工艺软件的应用优势。然后分析机器人光学元件气囊抛光控制模型。以机器人气囊抛光系统...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
哈勃和JWST太空望远镜
绪论3（a）欧洲极大望远镜（b）国家点火装置图1-2欧洲极大望远镜和国家点火装置Fig.1-2European-ExtremelyLargeTelescopeandNationalIgnitionFacility民用当中，光学元件的应用场合也很多。例如生活中我们所看到的投影仪、智能手机和平板电脑配备摄像头、车载镜头等[18]，尤其是高分光学卫星以及极紫外光刻机的应用。图1-3（a）为中国空间技术研究院研制的高分一号卫星[19]，它的核心光学系统采用了数量极多的光学元件，用于突破多载荷图像拼接、光学遥感等多种重要关键技术，是我国民用高分辨率遥感数据技术的先驱者；图1-3（b）为芯片以及大规模集成电路生产的核心设备极紫外（EUV）光刻机（ExtremeUltravioletLithography）[20]，该光刻机的核心是采用了极易被大多数光学材料吸收的波长为13.5nm的光刻技术，为解决该问题，EUV中的核心光学元件只能使用反光镜。（a）高分光学卫星（b）极紫外光刻机图1-3高分光学卫星及极紫外光刻机Fig.1-3HighResolutionOpticalSatelliteandExtremeUltravioletLithography1.3课题国内外研究现状1.3.1气囊抛光技术的发展美国Itek公司的W.J.Rupp等[21]在20世纪70年代初期首先提出计算机控制光学表面成型技术（Computer-controlledopticalsurfacing，CCOS），其原理如下图1-4所示。首先检测待加工元件的初始面型数据，并通过加工算法仿真工件控制模型，然后使用计算机控制小磨头研磨元件表面，加工核心是通过控制磨头在光学元件表面的驻留时间、相对压力等关键技术参数，以此控制光学元件表面的材料去除量，进而达到面型精度要求的目的。由于计算机具有存储记忆准确、执行速度快、可重复性好的优点，使得光学元件的加工精度和效率得到极大提高。后来Itek公司深入研究CCOS技术，
绪论3（a）欧洲极大望远镜（b）国家点火装置图1-2欧洲极大望远镜和国家点火装置Fig.1-2European-ExtremelyLargeTelescopeandNationalIgnitionFacility民用当中，光学元件的应用场合也很多。例如生活中我们所看到的投影仪、智能手机和平板电脑配备摄像头、车载镜头等[18]，尤其是高分光学卫星以及极紫外光刻机的应用。图1-3（a）为中国空间技术研究院研制的高分一号卫星[19]，它的核心光学系统采用了数量极多的光学元件，用于突破多载荷图像拼接、光学遥感等多种重要关键技术，是我国民用高分辨率遥感数据技术的先驱者；图1-3（b）为芯片以及大规模集成电路生产的核心设备极紫外（EUV）光刻机（ExtremeUltravioletLithography）[20]，该光刻机的核心是采用了极易被大多数光学材料吸收的波长为13.5nm的光刻技术，为解决该问题，EUV中的核心光学元件只能使用反光镜。（a）高分光学卫星（b）极紫外光刻机图1-3高分光学卫星及极紫外光刻机Fig.1-3HighResolutionOpticalSatelliteandExtremeUltravioletLithography1.3课题国内外研究现状1.3.1气囊抛光技术的发展美国Itek公司的W.J.Rupp等[21]在20世纪70年代初期首先提出计算机控制光学表面成型技术（Computer-controlledopticalsurfacing，CCOS），其原理如下图1-4所示。首先检测待加工元件的初始面型数据，并通过加工算法仿真工件控制模型，然后使用计算机控制小磨头研磨元件表面，加工核心是通过控制磨头在光学元件表面的驻留时间、相对压力等关键技术参数，以此控制光学元件表面的材料去除量，进而达到面型精度要求的目的。由于计算机具有存储记忆准确、执行速度快、可重复性好的优点，使得光学元件的加工精度和效率得到极大提高。后来Itek公司深入研究CCOS技术，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于工件模型的工业机器人自动编程系统[J]. 邢继生,甘亚辉,戴先中. 机器人. 2017(01)
[2]六关节工业机器人工具坐标系的标定[J]. 李宏胜,汪允鹤. 自动化技术与应用. 2016(08)
[3]一种新型工业抛光机器人设计[J]. 葛佳佳,居广次. 电子世界. 2016(09)
[4]我国超精密加工设备的产业化进程[J]. 杨辉. 航空制造技术. 2016(06)
[5]基于工业机器人工具参数标定的研究与实现[J]. 孙英飞. 中国西部科技. 2015(09)
[6]气囊抛光过程的运动精度控制[J]. 王飞,张健,彭利荣,王高文,隋永新. 光学精密工程. 2015(08)
[7]进动气囊抛光技术研究[J]. 张利鹏,杨辉,鲍龙祥,李静. 导航与控制. 2015 (01)
[8]先进光学制造技术进展[J]. 许乔,王健,马平,陈贤华,雷向阳. 强激光与粒子束. 2013(12)
[9]微结构自由曲面的超精密单点金刚石切削技术概述[J]. 李荣彬,孔令豹,张志辉,杜雪,陈新,刘强. 机械工程学报. 2013(19)
[10]高分一号卫星的技术特点[J]. 白照广. 中国航天. 2013(08)
硕士论文
[1]基于柔顺控制的复杂曲面机器人自动抛磨技术研究[D]. 李振国.沈阳理工大学 2017
[2]基于工业机器人的水龙头打磨抛光系统的设计与开发[D]. 黄琴.浙江工业大学 2016
[3]多自由度抛光系统柔性抛光头姿态控制策略研究[D]. 张国斌.浙江工业大学 2009
[4]机器人辅助模具气囊抛光运动控制和轨迹规划研究[D]. 张银东.浙江工业大学 2009
本文编号：3455368
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
哈勃和JWST太空望远镜
绪论3（a）欧洲极大望远镜（b）国家点火装置图1-2欧洲极大望远镜和国家点火装置Fig.1-2European-ExtremelyLargeTelescopeandNationalIgnitionFacility民用当中，光学元件的应用场合也很多。例如生活中我们所看到的投影仪、智能手机和平板电脑配备摄像头、车载镜头等[18]，尤其是高分光学卫星以及极紫外光刻机的应用。图1-3（a）为中国空间技术研究院研制的高分一号卫星[19]，它的核心光学系统采用了数量极多的光学元件，用于突破多载荷图像拼接、光学遥感等多种重要关键技术，是我国民用高分辨率遥感数据技术的先驱者；图1-3（b）为芯片以及大规模集成电路生产的核心设备极紫外（EUV）光刻机（ExtremeUltravioletLithography）[20]，该光刻机的核心是采用了极易被大多数光学材料吸收的波长为13.5nm的光刻技术，为解决该问题，EUV中的核心光学元件只能使用反光镜。（a）高分光学卫星（b）极紫外光刻机图1-3高分光学卫星及极紫外光刻机Fig.1-3HighResolutionOpticalSatelliteandExtremeUltravioletLithography1.3课题国内外研究现状1.3.1气囊抛光技术的发展美国Itek公司的W.J.Rupp等[21]在20世纪70年代初期首先提出计算机控制光学表面成型技术（Computer-controlledopticalsurfacing，CCOS），其原理如下图1-4所示。首先检测待加工元件的初始面型数据，并通过加工算法仿真工件控制模型，然后使用计算机控制小磨头研磨元件表面，加工核心是通过控制磨头在光学元件表面的驻留时间、相对压力等关键技术参数，以此控制光学元件表面的材料去除量，进而达到面型精度要求的目的。由于计算机具有存储记忆准确、执行速度快、可重复性好的优点，使得光学元件的加工精度和效率得到极大提高。后来Itek公司深入研究CCOS技术，
绪论3（a）欧洲极大望远镜（b）国家点火装置图1-2欧洲极大望远镜和国家点火装置Fig.1-2European-ExtremelyLargeTelescopeandNationalIgnitionFacility民用当中，光学元件的应用场合也很多。例如生活中我们所看到的投影仪、智能手机和平板电脑配备摄像头、车载镜头等[18]，尤其是高分光学卫星以及极紫外光刻机的应用。图1-3（a）为中国空间技术研究院研制的高分一号卫星[19]，它的核心光学系统采用了数量极多的光学元件，用于突破多载荷图像拼接、光学遥感等多种重要关键技术，是我国民用高分辨率遥感数据技术的先驱者；图1-3（b）为芯片以及大规模集成电路生产的核心设备极紫外（EUV）光刻机（ExtremeUltravioletLithography）[20]，该光刻机的核心是采用了极易被大多数光学材料吸收的波长为13.5nm的光刻技术，为解决该问题，EUV中的核心光学元件只能使用反光镜。（a）高分光学卫星（b）极紫外光刻机图1-3高分光学卫星及极紫外光刻机Fig.1-3HighResolutionOpticalSatelliteandExtremeUltravioletLithography1.3课题国内外研究现状1.3.1气囊抛光技术的发展美国Itek公司的W.J.Rupp等[21]在20世纪70年代初期首先提出计算机控制光学表面成型技术（Computer-controlledopticalsurfacing，CCOS），其原理如下图1-4所示。首先检测待加工元件的初始面型数据，并通过加工算法仿真工件控制模型，然后使用计算机控制小磨头研磨元件表面，加工核心是通过控制磨头在光学元件表面的驻留时间、相对压力等关键技术参数，以此控制光学元件表面的材料去除量，进而达到面型精度要求的目的。由于计算机具有存储记忆准确、执行速度快、可重复性好的优点，使得光学元件的加工精度和效率得到极大提高。后来Itek公司深入研究CCOS技术，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于工件模型的工业机器人自动编程系统[J]. 邢继生,甘亚辉,戴先中. 机器人. 2017(01)
[2]六关节工业机器人工具坐标系的标定[J]. 李宏胜,汪允鹤. 自动化技术与应用. 2016(08)
[3]一种新型工业抛光机器人设计[J]. 葛佳佳,居广次. 电子世界. 2016(09)
[4]我国超精密加工设备的产业化进程[J]. 杨辉. 航空制造技术. 2016(06)
[5]基于工业机器人工具参数标定的研究与实现[J]. 孙英飞. 中国西部科技. 2015(09)
[6]气囊抛光过程的运动精度控制[J]. 王飞,张健,彭利荣,王高文,隋永新. 光学精密工程. 2015(08)
[7]进动气囊抛光技术研究[J]. 张利鹏,杨辉,鲍龙祥,李静. 导航与控制. 2015 (01)
[8]先进光学制造技术进展[J]. 许乔,王健,马平,陈贤华,雷向阳. 强激光与粒子束. 2013(12)
[9]微结构自由曲面的超精密单点金刚石切削技术概述[J]. 李荣彬,孔令豹,张志辉,杜雪,陈新,刘强. 机械工程学报. 2013(19)
[10]高分一号卫星的技术特点[J]. 白照广. 中国航天. 2013(08)
硕士论文
[1]基于柔顺控制的复杂曲面机器人自动抛磨技术研究[D]. 李振国.沈阳理工大学 2017
[2]基于工业机器人的水龙头打磨抛光系统的设计与开发[D]. 黄琴.浙江工业大学 2016
[3]多自由度抛光系统柔性抛光头姿态控制策略研究[D]. 张国斌.浙江工业大学 2009
[4]机器人辅助模具气囊抛光运动控制和轨迹规划研究[D]. 张银东.浙江工业大学 2009
本文编号：3455368
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