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

1、大口徑非球面光學(xué)研拋是一個復(fù)雜的工藝過程，涉及多個領(lǐng)域和學(xué)科。隨著科技的進(jìn)步，為了滿足日益增長的科學(xué)研究及國防現(xiàn)代化的需要，大口徑非球面光學(xué)元件的需求越來越大，光學(xué)元件的精度要求越來越高，光學(xué)元件的口徑要求越來來越大。目前，國外大口徑光學(xué)非球面研拋技術(shù)和研拋設(shè)備比較成熟，而國內(nèi)起步較晚，因此國內(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(gòu)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(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)動控制器和壓力檢測裝置上編程實(shí)現(xiàn)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(yùn)行情況，在PC機(jī)上，運(yùn)用C＃開發(fā)了人機(jī)交互界面。
　　為了測試系統(tǒng)的工作性能指標(biāo)，搭建了系統(tǒng)實(shí)驗測試平臺，在實(shí)驗測試平臺進(jìn)行了系統(tǒng)的性能指標(biāo)測試，同時還通過與機(jī)械臂聯(lián)合調(diào)試，測試了系統(tǒng)的實(shí)際工作性能，主要測試了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、低壓穩(wěn)