当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

光学加工机器人运动特性分析

发布时间:2018-11-09 15:09
【摘要】:随着光学系统应用日益广泛,对于光学元件的需求也逐渐增加。为满足光学元件大批量、低成本生产要求,光学制造业必须寻求高效率、高精度、经济实用的加工手段。经过多年的发展,光学制造业中产生了如离子束、磁流变、气囊等许多新兴技术与一系列加工设备,其加工精度和加工效率也有了一定的提高。但这些加工设备往往受到空间尺寸的限制,无法加工大口径或特殊工件。基于工业机器人的高灵活度光学加工系统能够满足加工特殊工件的要求。本文以光学加工机器人为研究对象,针对现有机器人手臂刚性较低,在光学加工中存在定位误差较大的缺点,从其运动特性出发开展研究工作,包括以下几个方面的内容:1.以普林斯顿假设和线性移不变假设为基础,建立磨头材料去除模型。分析了磨盘三种常用运动方式,以及所对应的去除函数模型。讨论了机器人加工控制模型的驻留时间算法。2.基于Denavit-Hartenberg(DH)机器人描述方法,建立了光学加工机器人连杆坐标系以及运动学计算模型,并在Matlab中仿真验证了所建立的运动学模型与控制器中的运动学模型一致。提出了标定磨头工具坐标系的方法以及标定工件坐标系的方法。在此基础上分析了机器人加工系统的坐标转换关系与面型定位原理。3.提出并使用激光跟踪仪测量光学加工机器人重复定位误差、绝对定位误差、驻留点定位误差以及运动精度。在此基础上分析了光学加工机器人的驻留点定位误差对驻留时间和加工轨迹的影响。通过加工仿真计算出机器人驻留点定位误差对驻留时间及对去除量的影响。4.为验证光学加工机器人的定位误差对光学加工的影响:使用SIAI机器人均匀抛光Φ130mm平面镜,并使用补偿的方法使得去除量误差由53.38nm减小至26.64nm。将以上研究成果应用到正式件的光学加工中:使用SIAI、Staubli等型号机器人加工Φ500mm离轴抛物面,从粗磨到抛光过度阶段总共历时26个加工周期,面型误差从51.2832um收敛到3.7151um,并在在加工期间,使用误差补偿的方式提高了5~10%的加工效率。
[Abstract]:With the increasing application of optical systems, the demand for optical components is increasing. In order to meet the requirements of mass production and low cost of optical components, the optical manufacturing industry must seek high efficiency, high precision and economical and practical processing methods. After years of development, many new technologies such as ion beam, magnetorheology, airbag and a series of processing equipment have been produced in the optical manufacturing industry. The machining accuracy and efficiency have also been improved. However, these processing equipment are often limited by space size, unable to process large caliber or special workpiece. The high flexibility optical machining system based on industrial robot can meet the requirements of machining special workpieces. In this paper, optical machining robot is taken as the research object. Aiming at the disadvantage of low rigidity of robot arm and large positioning error in optical machining, the research work is carried out from its motion characteristics, including the following aspects: 1. Based on Princeton hypothesis and linear shift invariant hypothesis, the material removal model of grinding head is established. This paper analyzes three kinds of common motion modes of grinding disc and the corresponding removal function model. The resident time algorithm of robot machining control model is discussed. 2. Based on the description method of Denavit-Hartenberg (DH) robot, the coordinate system and kinematics calculation model of optical machining robot are established. The simulation results in Matlab show that the kinematics model is consistent with the kinematics model in the controller. The calibration method of grinding tool coordinate system and the method of calibrating workpiece coordinate system are put forward. On this basis, the coordinate transformation relation and surface positioning principle of robot machining system are analyzed. 3. This paper presents and uses laser tracker to measure the error of repeated position, absolute position, resident point and motion of optical machining robot. On this basis, the effect of the location error of the dwell point on the dwell time and the machining path of the optical machining robot is analyzed. The effect of the location error of the robot's resident point on the dwell time and the removal amount is calculated by machining simulation. 4. In order to verify the effect of the positioning error of the optical machining robot on the optical processing, the 桅 130mm plane mirror is uniformly polished with the SIAI robot, and the removal error is reduced from 53.38nm to 26.64 nm by using the compensation method. The above research results are applied to the optical processing of official parts: the 桅 500mm off-axis parabola is processed by using SIAI,Staubli and other types of robots. It takes a total of 26 processing cycles from rough grinding to polishing transition, and the surface error converges from 51.2832um to 3.7151um. And in the processing period, the use of error compensation method improved the processing efficiency of 5% 10%.
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP242

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 钟勇,朱建新;机器人工作空间求解的新方法[J];凿岩机械气动工具;2003年04期

2 段齐骏;机器人工作空间配置的可靠性规划[J];机械科学与技术;2004年02期

3 钟勇,朱建新;一种新的机器人工作空间求解方法[J];机床与液压;2004年04期

4 张培艳,吕恬生,宋立博;排球机器人动作规划方法研究[J];机床与液压;2004年06期

5 曹毅,王树新,李群智;基于随机概率的机器人工作空间及其面积求解[J];制造业自动化;2005年02期

6 胡磊;刘文勇;王豫;栾胜;;骨科机器人空间设计方法研究[J];机器人;2006年04期

7 石磊;;松协调下双臂机器人的协作工作空间计算[J];微计算机信息;2007年24期

8 许卫斌;平雪良;应再恩;杜永忠;李正洋;;6R型串联机器人工作空间快速求解方法[J];机械设计;2013年06期

9 王兴海,周迢;机器人工作空间的数值计算[J];机器人;1988年01期

10 郭明,周国斌;多关节机器人工作空间的分析与评价方法[J];机器人;1988年04期

相关会议论文 前6条

1 范守文;徐礼钜;;机器人工作空间分析的解析法[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年

2 殷子强;张广军;袁新;赵慧慧;吴林;;人机交互式机器人弧焊再制造系统设计[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

3 范波涛;闫成新;;喷浆机器人灵巧度分析[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年

4 海丹;刘玉鹏;郑志强;;四轮全向机器人的设计与控制方法[A];2005中国机器人大赛论文集[C];2005年

5 高理富;宋宁;;Puma控制器改造中的控制算法探究[A];2003年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2003年

6 徐晓;翟敬梅;谢存禧;;机器人柔性装配单元的设计[A];第十届粤港机电工程技术与应用研讨会暨梁天培教授纪念会文集[C];2008年

相关博士学位论文 前10条

1 蒋峻;具有力感知的腹腔镜微创手术从动机器人的研究[D];上海交通大学;2014年

2 管小清;冗余度涂胶机器人关键技术研究[D];北京理工大学;2015年

3 李腾飞;笼养蛋鸡健康行为监测机器人系统研究[D];中国农业大学;2016年

4 李睿;机器人柔性制造系统的在线测量与控制补偿技术[D];天津大学;2014年

5 赵燕鹏;长骨骨折精准手术机器人系统研究[D];中国人民解放军医学院;2016年

6 黄彪;枇杷剪枝机器人关键技术的研究[D];华南理工大学;2016年

7 陈健;面向动态性能的工业机器人控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 杜亮;六自由度工业机器人定位误差参数辨识及补偿方法的研究[D];华南理工大学;2016年

9 聂华;具柔性脊柱的四足机器人结构优化与控制[D];华中科技大学;2016年

10 韩金华;护士助手机器人总体方案及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 郑为凑;轻工包装机器人专用运动控制系统研究[D];江南大学;2015年

2 齐龙;基于视觉的6自由度机器人焊接控制研究[D];燕山大学;2015年

3 彭真;典型工况下四自由度高速重载机器人起动特性的研究[D];燕山大学;2015年

4 赵登步;基于机器视觉的SCARA机器人快速定位控制系统的研究与开发[D];江南大学;2015年

5 邱焕能;机器人操作臂控制驱动系统研究[D];华南理工大学;2015年

6 王权;基于大臂并联的四自由度机器人结构设计与研究[D];郑州轻工业学院;2015年

7 翟美新;基于李群李代数的机器人运动特性分析与研究[D];南京理工大学;2015年

8 BUI HUU TOAN;智能服务机器人控制系统研究与实现[D];南京理工大学;2015年

9 高君涛;工业码垛机器人的轨迹优化及结构拓扑优化设计[D];西安建筑科技大学;2015年

10 姜柏森;一种变几何桁架机器人运动学建模及轨迹规划算法[D];上海交通大学;2015年



本文编号:2320766

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2320766.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户2422e***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com