光學(xué)元件廣泛應(yīng)用于空間光學(xué)、航空航天、激光聚變、生物醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中,但是超精密光學(xué)元件的加工始終是個(gè)難題。拋光作為加工超精密光學(xué)元件的最后一道工序,其加工設(shè)備及技術(shù)手段對(duì)面型精度的高低至關(guān)重要。傳統(tǒng)CNC數(shù)控機(jī)床由于價(jià)格昂貴,難以實(shí)現(xiàn)光學(xué)加工的大規(guī)模應(yīng)用,隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展,機(jī)器人以其高自由度的性能進(jìn)軍光學(xué)制造行業(yè)。為滿足光學(xué)元件高精度、高效率的加工要求,將新型氣囊拋光技術(shù)與工業(yè)機(jī)器人相結(jié)合,開發(fā)一套機(jī)器人光學(xué)元件氣囊拋光系統(tǒng)是當(dāng)前的重要研究方向。論文首先分析了氣囊拋光技術(shù)及其基本理論,包括氣囊拋光材料去除模型的Preston理論、氣囊拋光運(yùn)動(dòng)方式、氣囊拋光接觸區(qū)以及加工流程等,然后完成了機(jī)器人光學(xué)元件氣囊拋光系統(tǒng)的搭建,該系統(tǒng)主要由工業(yè)機(jī)器人及控制柜、計(jì)算機(jī)、氣囊拋光工具、工件轉(zhuǎn)臺(tái)、供氣及真空控制系統(tǒng)、磨料循環(huán)系統(tǒng)等組成,其中重點(diǎn)介紹了供氣及真空控制系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案,并在原有動(dòng)密封式氣囊拋光工具的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了彌補(bǔ)缺陷的拉桿式氣囊拋光工具,最后對(duì)拋光工藝軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,并說明該工藝軟件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然后分析機(jī)器人光學(xué)元件氣囊拋光控制模型。以機(jī)器人氣囊拋光系統(tǒng)... 

【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

哈勃和JWST太空望遠(yuǎn)鏡

緒論3（a）歐洲極大望遠(yuǎn)鏡（b）國(guó)家點(diǎn)火裝置圖1-2歐洲極大望遠(yuǎn)鏡和國(guó)家點(diǎn)火裝置Fig.1-2European-ExtremelyLargeTelescopeandNationalIgnitionFacility民用當(dāng)中，光學(xué)元件的應(yīng)用場(chǎng)合也很多。例如生活中我們所看到的投影儀、智能手機(jī)和平板電腦配備攝像頭、車載鏡頭等[18]，尤其是高分光學(xué)衛(wèi)星以及極紫外光刻機(jī)的應(yīng)用。圖1-3（a）為中國(guó)空間技術(shù)研究院研制的高分一號(hào)衛(wèi)星[19]，它的核心光學(xué)系統(tǒng)采用了數(shù)量極多的光學(xué)元件，用于突破多載荷圖像拼接、光學(xué)遙感等多種重要關(guān)鍵技術(shù)，是我國(guó)民用高分辨率遙感數(shù)據(jù)技術(shù)的先驅(qū)者；圖1-3（b）為芯片以及大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的核心設(shè)備極紫外（EUV）光刻機(jī)（ExtremeUltravioletLithography）[20]，該光刻機(jī)的核心是采用了極易被大多數(shù)光學(xué)材料吸收的波長(zhǎng)為13.5nm的光刻技術(shù)，為解決該問題，EUV中的核心光學(xué)元件只能使用反光鏡。（a）高分光學(xué)衛(wèi)星（b）極紫外光刻機(jī)圖1-3高分光學(xué)衛(wèi)星及極紫外光刻機(jī)Fig.1-3HighResolutionOpticalSatelliteandExtremeUltravioletLithography1.3課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1氣囊拋光技術(shù)的發(fā)展美國(guó)Itek公司的W.J.Rupp等[21]在20世紀(jì)70年代初期首先提出計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)（Computer-controlledopticalsurfacing，CCOS），其原理如下圖1-4所示。首先檢測(cè)待加工元件的初始面型數(shù)據(jù)，并通過加工算法仿真工件控制模型，然后使用計(jì)算機(jī)控制小磨頭研磨元件表面，加工核心是通過控制磨頭在光學(xué)元件表面的駐留時(shí)間、相對(duì)壓力等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，以此控制光學(xué)元件表面的材料去除量，進(jìn)而達(dá)到面型精度要求的目的。由于計(jì)算機(jī)具有存儲(chǔ)記憶準(zhǔn)確、執(zhí)行速度快、可重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，使得光學(xué)元件的加工精度和效率得到極大提高。后來Itek公司深入研究CCOS技術(shù)，

緒論3（a）歐洲極大望遠(yuǎn)鏡（b）國(guó)家點(diǎn)火裝置圖1-2歐洲極大望遠(yuǎn)鏡和國(guó)家點(diǎn)火裝置Fig.1-2European-ExtremelyLargeTelescopeandNationalIgnitionFacility民用當(dāng)中，光學(xué)元件的應(yīng)用場(chǎng)合也很多。例如生活中我們所看到的投影儀、智能手機(jī)和平板電腦配備攝像頭、車載鏡頭等[18]，尤其是高分光學(xué)衛(wèi)星以及極紫外光刻機(jī)的應(yīng)用。圖1-3（a）為中國(guó)空間技術(shù)研究院研制的高分一號(hào)衛(wèi)星[19]，它的核心光學(xué)系統(tǒng)采用了數(shù)量極多的光學(xué)元件，用于突破多載荷圖像拼接、光學(xué)遙感等多種重要關(guān)鍵技術(shù)，是我國(guó)民用高分辨率遙感數(shù)據(jù)技術(shù)的先驅(qū)者；圖1-3（b）為芯片以及大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的核心設(shè)備極紫外（EUV）光刻機(jī)（ExtremeUltravioletLithography）[20]，該光刻機(jī)的核心是采用了極易被大多數(shù)光學(xué)材料吸收的波長(zhǎng)為13.5nm的光刻技術(shù)，為解決該問題，EUV中的核心光學(xué)元件只能使用反光鏡。（a）高分光學(xué)衛(wèi)星（b）極紫外光刻機(jī)圖1-3高分光學(xué)衛(wèi)星及極紫外光刻機(jī)Fig.1-3HighResolutionOpticalSatelliteandExtremeUltravioletLithography1.3課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1氣囊拋光技術(shù)的發(fā)展美國(guó)Itek公司的W.J.Rupp等[21]在20世紀(jì)70年代初期首先提出計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)（Computer-controlledopticalsurfacing，CCOS），其原理如下圖1-4所示。首先檢測(cè)待加工元件的初始面型數(shù)據(jù)，并通過加工算法仿真工件控制模型，然后使用計(jì)算機(jī)控制小磨頭研磨元件表面，加工核心是通過控制磨頭在光學(xué)元件表面的駐留時(shí)間、相對(duì)壓力等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，以此控制光學(xué)元件表面的材料去除量，進(jìn)而達(dá)到面型精度要求的目的。由于計(jì)算機(jī)具有存儲(chǔ)記憶準(zhǔn)確、執(zhí)行速度快、可重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，使得光學(xué)元件的加工精度和效率得到極大提高。后來Itek公司深入研究CCOS技術(shù)，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于工件模型的工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)編程系統(tǒng)[J]. 邢繼生,甘亞輝,戴先中.  機(jī)器人. 2017(01)
[2]六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)系的標(biāo)定[J]. 李宏勝,汪允鶴.  自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2016(08)
[3]一種新型工業(yè)拋光機(jī)器人設(shè)計(jì)[J]. 葛佳佳,居廣次.  電子世界. 2016(09)
[4]我國(guó)超精密加工設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程[J]. 楊輝.  航空制造技術(shù). 2016(06)
[5]基于工業(yè)機(jī)器人工具參數(shù)標(biāo)定的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 孫英飛.  中國(guó)西部科技. 2015(09)
[6]氣囊拋光過程的運(yùn)動(dòng)精度控制[J]. 王飛,張健,彭利榮,王高文,隋永新.  光學(xué)精密工程. 2015(08)
[7]進(jìn)動(dòng)氣囊拋光技術(shù)研究[J]. 張利鵬,楊輝,鮑龍祥,李靜.  導(dǎo)航與控制. 2015 (01)
[8]先進(jìn)光學(xué)制造技術(shù)進(jìn)展[J]. 許喬,王健,馬平,陳賢華,雷向陽.  強(qiáng)激光與粒子束. 2013(12)
[9]微結(jié)構(gòu)自由曲面的超精密單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)概述[J]. 李榮彬,孔令豹,張志輝,杜雪,陳新,劉強(qiáng).  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(19)
[10]高分一號(hào)衛(wèi)星的技術(shù)特點(diǎn)[J]. 白照廣.  中國(guó)航天. 2013(08)

碩士論文
[1]基于柔順控制的復(fù)雜曲面機(jī)器人自動(dòng)拋磨技術(shù)研究[D]. 李振國(guó).沈陽理工大學(xué) 2017
[2]基于工業(yè)機(jī)器人的水龍頭打磨拋光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D]. 黃琴.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[3]多自由度拋光系統(tǒng)柔性拋光頭姿態(tài)控制策略研究[D]. 張國(guó)斌.浙江工業(yè)大學(xué) 2009
[4]機(jī)器人輔助模具氣囊拋光運(yùn)動(dòng)控制和軌跡規(guī)劃研究[D]. 張銀東.浙江工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3455368