大口徑光學研拋機器人磨頭氣動壓力控制系統(tǒng)設計與實現.pdf

1、大口徑非球面光學研拋是一個復雜的工藝過程，涉及多個領域和學科。隨著科技的進步，為了滿足日益增長的科學研究及國防現代化的需要，大口徑非球面光學元件的需求越來越大，光學元件的精度要求越來越高，光學元件的口徑要求越來來越大。目前，國外大口徑光學非球面研拋技術和研拋設備比較成熟，而國內起步較晚，因此國內大口徑非球面光學研拋技術亟待解決。本課題旨在以六自由度機械臂和行星式研拋磨頭為基礎的研拋機器人上，研制研拋壓力氣動控制系統(tǒng)。
　　本文在第

2、一代研拋機器人的基礎上，改進和完善其氣動控制系統(tǒng)，解決了研拋壓力低壓控制不穩(wěn)定和壓力反饋不準確的問題。首先，根據大口徑非球面光學元件的實際加工需求，在行星式研拋裝置的基礎上，設計了一種新型的雙路氣壓平衡研拋壓力控制系統(tǒng)。系統(tǒng)利用兩個電氣比例閥、低摩擦氣缸、壓力傳感器和壓力檢測裝置構建了研拋氣壓閉環(huán)回路；通過分析比例閥和系統(tǒng)工作原理，建立壓力控制系統(tǒng)的非線性模型；針對實現恒壓控制的目標，運用前饋控制及雙模態(tài)PID控制算法，設計復合控制器。

3、其次，為了實現研拋磨頭模塊化的工作要求，在OUTCAD上設計了研拋磨頭的控制系統(tǒng)電路和電氣控制柜。最后，在運動控制器和壓力檢測裝置上編程實現系統(tǒng)的研拋壓力控制，同時為了觀測和控制研拋磨頭氣動壓力系統(tǒng)的運行情況，在PC機上，運用C＃開發(fā)了人機交互界面。
　　為了測試系統(tǒng)的工作性能指標，搭建了系統(tǒng)實驗測試平臺，在實驗測試平臺進行了系統(tǒng)的性能指標測試，同時還通過與機械臂聯合調試，測試了系統(tǒng)的實際工作性能，主要測試了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、低壓穩(wěn)