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多机器人协同光学加工技术
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作者 石丰华 李龙响 +5 位作者 刘夕铭 彭利荣 陈昊 李兴昶 程强 张学军 《中国光学(中英文)》 2025年第6期1353-1364,共12页
本文提出采用多个加工单元分别同时负载单个工具共同执行加工任务,以降低加工单元执行时间,从而大幅提升大口径光学元件的加工效率。首先,根据光学元件提出一种多机器人协同加工布局,接着,针对3种潜在的可行轨迹进行模拟加工。然后,在... 本文提出采用多个加工单元分别同时负载单个工具共同执行加工任务,以降低加工单元执行时间,从而大幅提升大口径光学元件的加工效率。首先,根据光学元件提出一种多机器人协同加工布局,接着,针对3种潜在的可行轨迹进行模拟加工。然后,在离散仿真的基础上,得出了轨迹参数的选取原则,针对离散仿真无法体现轨迹连续性对面形影响这一局限提出并建立了运动模式适配的积分去除函数模型。该模型将轨迹连续性的影响引入模拟加工中,据此提出一种协同加工避障策略,并采用最优轨迹进行了协同加工的效率提升验证实验。实验结果表明:初始面形PV=18.310λ(λ=632.8 nm),RMS为1.788λ的元件面形收敛至PV=4.873λ,RMS=1.113λ,与此同时,其直径120 mm的有效区间内PV=4.661λ,RMS=0.857λ,经加工后收敛至PV=2.465λ,RMS=0.622λ,总执行时间为3.943 h。若采用协同加工策略,单个加工单元最长执行时间为2.041 h,相比单工具效率提升1.93倍。与单机器人加工相比,该方法使得加工效率显著提高,面形精度得到保证,有效缩短了加工周期,在大孔径光学元件制造中具有很强的适用性和潜力,同时也为未来使用更多机器人的协同光学制造提供了轨迹规划策略参考。 展开更多
关键词 多机器人协同光学加工 光学超精密制造 积分去除函数 轨迹规划 高效光学制造
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面向高陡度保形光学元件的机器人轮带加工技术(特邀)
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作者 冯峻良 聂华海 +3 位作者 彭纪有 郭兵 赵清亮 姚洪辉 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第9期185-196,共12页
为实现机器人轮带加工装置对高陡度保形光学元件的高效精密制造,对机器人辅助加工系统的运动学、加工质量、工艺方法以及确定性材料去除方法开展了研究。首先,结合机器人的多自由度特性,开展了其在高陡度保形光学元件加工中的运动学分... 为实现机器人轮带加工装置对高陡度保形光学元件的高效精密制造,对机器人辅助加工系统的运动学、加工质量、工艺方法以及确定性材料去除方法开展了研究。首先,结合机器人的多自由度特性,开展了其在高陡度保形光学元件加工中的运动学分析。基于所建立的坐标系和运动学传递链,推导得到了加工高陡度保形光学元件内外表面时的加工轨迹和工具位姿方程,并介绍了加工中避免机器人“奇异点”的方法。其次,通过实验探究了机器人运动学控制参数对振动特性和加工质量的影响,结果表明,采用更大数值的加速度Acceleration(AC)和平滑度Smoothness(SM)运动学控制参数可以提升加工表面质量。随后,围绕三种粒度砂带在不同磨损时长后的性能开展了工艺研究,得出依次采用从大粒度到小粒度砂带的迭代加工方式可以显著提升加工性能。最后,建立了考虑工具磨损的材料去除函数,而后机器人的运动学控制参数被设置为AC=3和SM=3,并对高陡度保形光学元件进行了从大粒度到小粒度砂带的迭代加工实验。实验后,通过轮廓仪测得高陡度保形光学元件的表面粗糙度值收敛至58.8 nm,基本满足其在光学系统中稳定工作的要求。 展开更多
关键词 高陡度保形光学元件 机器人辅助加工 运动学分析 运动学控制参数 加工工艺
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面向光学元件磨削加工的机器人力控系统研究
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作者 林子琦 王振忠 +1 位作者 陈熠 徐晓雨 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第4期5-13,共9页
随着自由曲面光学元件加工需求日益增长,能短周期高柔性智能化成线的超精密磨削、抛光设备及工艺成为光学元件批量生产的关键。传统超精密磨削机床设计周期长、制造及投入成本高,难以满足中小批量定制的多样化市场应用。基于大工作空间... 随着自由曲面光学元件加工需求日益增长,能短周期高柔性智能化成线的超精密磨削、抛光设备及工艺成为光学元件批量生产的关键。传统超精密磨削机床设计周期长、制造及投入成本高,难以满足中小批量定制的多样化市场应用。基于大工作空间、低成本且智能化、柔性化的六轴工业机器人,提出了机器人主动柔顺力控磨削方法,探究机器人力控磨削作业的运动控制,研究力控法兰特性从而掌握力控控制策略;基于力控磨削工艺实验求解建立稳定磨削力模型,实现通过控制力控期望力来实现机器人恒定磨削深度,粗磨阶段有效提升工件面形质量,相较于机器人无力控磨削,机器人力控磨削峰谷值(peak-to-valley,PV)提升了57.8%,均方根值(root mean square,RMS)提升了63.5%。 展开更多
关键词 工业机器人 力控磨削 磨削加工 机器人磨削 光学加工
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面向光学装置高精加工的并联机器人同步误差控制策略研究
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作者 杜晓坤 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第12期84-89,共6页
光学加工机器人是加工超高精光学器件的主要仪器,但其在超高精加工中存在明显的同步控制误差,限制了光学器件精密度的进一步提升。为了提高光学加工机器人的加工精度,该研究对其并联模块进行了动力学分析,并进行了改进优化。结果显示:... 光学加工机器人是加工超高精光学器件的主要仪器,但其在超高精加工中存在明显的同步控制误差,限制了光学器件精密度的进一步提升。为了提高光学加工机器人的加工精度,该研究对其并联模块进行了动力学分析,并进行了改进优化。结果显示:经过误差补偿后,光学加工机器人的末端误差可减小至0.05 mm以下,横向误差可减小至0.015 mm以下,纵向误差可减小至0.005 mm以下。研究提出的光学加工机器人控制策略有效减小了加工过程中的误差,提高了光学器件的精密度,有助于设计制造精度更好的天文望远镜,促进天文学领域的发展。 展开更多
关键词 机器人 误差控制 光学加工 动力学 并联模块
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弱刚性构件双机器人协同加工振动抑制方法 被引量:3
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作者 崔光裕 李波 +3 位作者 乐毅 田威 廖文和 李明伟 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期147-152,203,共7页
针对弱刚性航天器舱体壁板多任务并行加工的振动抑制需求,研究了弱刚性构件在切削激励作用下的振动产生、传播与耦合机理,提出了基于双加工激励相位差控制的弱刚性构件双机器人协同加工振动抑制方法,并以薄壁舱体壁板为对象进行了仿真... 针对弱刚性航天器舱体壁板多任务并行加工的振动抑制需求,研究了弱刚性构件在切削激励作用下的振动产生、传播与耦合机理,提出了基于双加工激励相位差控制的弱刚性构件双机器人协同加工振动抑制方法,并以薄壁舱体壁板为对象进行了仿真与试验研究。结果表明,该方法能够有效实现振动抑制,验证了其正确性与有效性,为多机器人协同原位加工的复杂振动抑制难题提供了一种新思路。 展开更多
关键词 振动抑制 机器人 相位差 弱刚性构件 协同加工
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光学加工机器人定位误差测量与分析 被引量:8
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作者 韩哈斯额尔敦 曾志革 +1 位作者 刘海涛 赵洪深 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期516-522,共7页
基于工业机器人的高灵活度光学加工系统可以加工大型或形状复杂的工件。但是,机器人自身定位误差特性会引起磨盘在工件表面上的定位精度降低,从而导致加工精度和加工效率的下降。本文研究了减小定位误差的方法并在仿真和光学加工实验中... 基于工业机器人的高灵活度光学加工系统可以加工大型或形状复杂的工件。但是,机器人自身定位误差特性会引起磨盘在工件表面上的定位精度降低,从而导致加工精度和加工效率的下降。本文研究了减小定位误差的方法并在仿真和光学加工实验中进行了验证。首先用API T3激光跟踪仪实时测出固定在机械臂末端的抛光工具在工作区域内的定位误差,以此为基础对驻留点进行误差补偿。实验测量结果表明,通过补偿后抛光工具的定位精度达到了光学精密加工的要求。通过仿真,计算了误差补偿前后磨盘的定位误差引起的驻留时间误差及去除量误差。结果表明,补偿之后,80%口径内去除量误差由整体去除量的3.68%降低至0.90%。最后,通过抛光实验验证了,经过位置误差的补偿并重新规划加工轨迹后,有效提高了加工效率,磨削量控制更精确。 展开更多
关键词 光学加工机器人 定位误差 去除量误差 抛光
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离轴非球面光学元件中频误差抑制及修形工艺技术
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作者 吴琳 魏铮 +4 位作者 谢峰 刘明川 王晓丹 刘淞 施春燕 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第9期289-300,共12页
随着光学技术的飞速发展,对高精度非球面光学元件的需求日益迫切,光学系统对元件全频段面形误差精度要求日益严格,中频误差影响高能激光传输光束质量和斯特列尔比,因此中频误差的收敛精度成为光学元件加工的关键。计算机控制表面成型抛... 随着光学技术的飞速发展,对高精度非球面光学元件的需求日益迫切,光学系统对元件全频段面形误差精度要求日益严格,中频误差影响高能激光传输光束质量和斯特列尔比,因此中频误差的收敛精度成为光学元件加工的关键。计算机控制表面成型抛光技术、磁流变抛光技术虽能高效去除低频误差,但在加工过程中易引入中频误差,影响光学元件的表面质量。研究针对434 mm口径离轴非球面镜的中频抑制加工难题,创新性提出了一种基于机器人抛光旋转偏心的沥青盘进行中频误差抑制,最终实现434 mm口径离轴非球面镜低频面形RM S值从11.768 nm下降到8.804 nm,中频误差满足PSD=1.05ν^((−1.55))标准判据,在0.03~0.4 mm^(−1)PSD 1频段范围内中频面形误差从4.047 nm下降到1.881 nm。分析表明,偏心旋转公自转的磨盘可以增大与镜面的贴合度,提高抛光轨迹自由度,抑制基于传统单轴旋转带来的中频误差,满足高精度光学系统的使用要求。 展开更多
关键词 光学加工 中频面形误差抑制 偏心沥青盘 机器人抛光
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国外航空领域机器人技术发展现状与趋势分析 被引量:14
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作者 祁萌 李晓红 高彬彬 《航空制造技术》 2018年第12期97-101,共5页
近年来,以工业机器人为代表的智能制造装备的发展受到国外航空制造业的高度关注。分析了航空制造领域扩大机器人应用的必要性,并阐述了波音、空客等国外领先航空制造商扩大机器人应用的主要发展模式,重点从喷涂、焊接、装配、复合材料... 近年来,以工业机器人为代表的智能制造装备的发展受到国外航空制造业的高度关注。分析了航空制造领域扩大机器人应用的必要性,并阐述了波音、空客等国外领先航空制造商扩大机器人应用的主要发展模式,重点从喷涂、焊接、装配、复合材料构件成型与机械加工等方面分析了航空制造领域机器人最新应用现状以及重点应用方向,在此基础上分析了机器人技术发展趋势。全面了解掌握国外领先航空制造商推广应用工业机器人的主要发展策略、当前应用现状及未来发展方向,对于推动我国航空领域机器人技术发展起到重要借鉴作用。 展开更多
关键词 航空制造 工业机器人 协同机器人 装配 复合材料加工 3D打印
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空间同轴三反相机Φ520 mm次镜的加工与检测 被引量:5
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作者 孟晓辉 王永刚 +3 位作者 马仙梅 李文卿 李昂 张继友 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期142-149,共8页
为了满足空间同轴三反相机对大口径凸非球面高精度的面形质量和精确的几何参数控制要求,提出以计算机控制确定性研抛工艺为核心的多工序组合加工及检测技术。在加工阶段,首先利用超声振动磨削技术对非球面进行面形铣磨,其次应用机器人... 为了满足空间同轴三反相机对大口径凸非球面高精度的面形质量和精确的几何参数控制要求,提出以计算机控制确定性研抛工艺为核心的多工序组合加工及检测技术。在加工阶段,首先利用超声振动磨削技术对非球面进行面形铣磨,其次应用机器人对非球面面形进行快速研磨和粗抛,最后采用离子束修形技术实现非球面的高精度加工;在检测阶段,首先利用三坐标测量机对铣磨和研磨过程中非球面的面形及几何参数进行控制,进入干涉仪测量范围后,再采用Hindle球法对非球面光学参数进行干涉检测。结合工程实例,对一口径520 mm的凸双曲面次镜进行了加工及检测,其面形精度RMS为0.015λ(λ=632.8 nm),几何参数控制精度ΔR误差为0.1 mm、ΔK优于0.1%,满足光学设计技术指标要求。 展开更多
关键词 光学加工 机器人 离子束修形 次镜
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