大口徑光學(xué)研拋機(jī)器人磨頭氣動(dòng)壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、大口徑非球面光學(xué)研拋是一個(gè)復(fù)雜的工藝過(guò)程，涉及多個(gè)領(lǐng)域和學(xué)科。隨著科技的進(jìn)步，為了滿足日益增長(zhǎng)的科學(xué)研究及國(guó)防現(xiàn)代化的需要，大口徑非球面光學(xué)元件的需求越來(lái)越大，光學(xué)元件的精度要求越來(lái)越高，光學(xué)元件的口徑要求越來(lái)來(lái)越大。目前，國(guó)外大口徑光學(xué)非球面研拋技術(shù)和研拋設(shè)備比較成熟，而國(guó)內(nèi)起步較晚，因此國(guó)內(nèi)大口徑非球面光學(xué)研拋技術(shù)亟待解決。本課題旨在以六自由度機(jī)械臂和行星式研拋磨頭為基礎(chǔ)的研拋機(jī)器人上，研制研拋壓力氣動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　本文在第

2、一代研拋機(jī)器人的基礎(chǔ)上，改進(jìn)和完善其氣動(dòng)控制系統(tǒng)，解決了研拋壓力低壓控制不穩(wěn)定和壓力反饋不準(zhǔn)確的問(wèn)題。首先，根據(jù)大口徑非球面光學(xué)元件的實(shí)際加工需求，在行星式研拋裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型的雙路氣壓平衡研拋壓力控制系統(tǒng)。系統(tǒng)利用兩個(gè)電氣比例閥、低摩擦氣缸、壓力傳感器和壓力檢測(cè)裝置構(gòu)建了研拋氣壓閉環(huán)回路；通過(guò)分析比例閥和系統(tǒng)工作原理，建立壓力控制系統(tǒng)的非線性模型；針對(duì)實(shí)現(xiàn)恒壓控制的目標(biāo)，運(yùn)用前饋控制及雙模態(tài)PID控制算法，設(shè)計(jì)復(fù)合控制器。

3、其次，為了實(shí)現(xiàn)研拋磨頭模塊化的工作要求，在OUTCAD上設(shè)計(jì)了研拋磨頭的控制系統(tǒng)電路和電氣控制柜。最后，在運(yùn)動(dòng)控制器和壓力檢測(cè)裝置上編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的研拋壓力控制，同時(shí)為了觀測(cè)和控制研拋磨頭氣動(dòng)壓力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，在PC機(jī)上，運(yùn)用C＃開(kāi)發(fā)了人機(jī)交互界面。
　　為了測(cè)試系統(tǒng)的工作性能指標(biāo)，搭建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行了系統(tǒng)的性能指標(biāo)測(cè)試，同時(shí)還通過(guò)與機(jī)械臂聯(lián)合調(diào)試，測(cè)試了系統(tǒng)的實(shí)際工作性能，主要測(cè)試了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、低壓穩(wěn)