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大型非球面机器人研抛技术研究（硕士学位论文），说明书共59页。
【摘要】 非球面光学曲面在航天航空、国防、科学仪器、以及面向消费者产品等工业领域有着日益增长的应用需求。为了加工创成高质量的非球面光学曲面,需要高性能的研抛加工机床,一台高性能的研抛机床涉及许多关键技术,其中研抛压力控制、研抛工具的路径规划等一直是学术界亟待解决的问题。本文针对课题组研发的研抛机床,对其控制系统、各运动轴的控制、研抛机床的进给率进行了分析和研究。从而为非球面的加工控制提供一定的理论依据。本文通过对所研发的研抛机床结构特点和运动轴数的分析,设计了研抛机床的硬件控制平台。采用基于Windows实时插件环境下的A3200多轴控制器的开放式数控系统对工作平台、摆台和转台进行了联动控制。在深入分析研抛加工柔顺控制机理的基础上,建立了基于直线电机恒定负载力输出的柔顺控制模型。分析了研抛加工中研抛工具与工件的位置关系,利用空间几何理论推导出了以被加工工件为外部已知作业环境的恒定负载力输出公式,基于基尔霍夫定律对负载力输出的可行性做了进一步论证。并利用仿真软件对该模型进行了仿真分析。通过建立工件坐标系和机床坐标系之间的联系,基于空间坐标变换理论,推导出研抛机床的运动学模型,求得了运动学正逆解。基于机械手臂雅克比矩阵推导出进给率与机床各轴运动速度及加速度的关系。在此基础上以梯形加减速为例结合研抛加工对主轴转速的限制条件设计了研抛机床的进给率优化模块,并利用仿真软件对该模块进行了仿真分析。
【关键词】 研抛加工； 柔顺控制； 光学曲面； 进给率优化；

目录
摘要 I
Abstract II
第一章绪论 1
l.i研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状及发展趋势 1
1.3论文研究的主要内容 6
第二章研抛机床控制系统硬件设计 7
2.1 弓 7
2.2研抛机床机械结构及工作原理 7
2.3控制系统硬件平台总体设计 8
2.4机床控制系统原理及结构 9
2.5研抛机床控制系统硬件平台 10
2.6伺服系统PID控制器工作原理 15
2.7高开放性控制系统 16
2.8研抛机床控制精度检测 17
2.9本章小结 19
第三章研抛机床加工柔顺控制关键技术 20
3.1引言 20
3.2柔顺控制 20
3.3恒压力研抛理论 20
3.4加工过程中的力与位置关系 21
3.5直线电机数学模型的建立 22
3.6柔顺控制模型建立与仿真 23
3.7本章小结 27
第四章研抛机床的进给率优化及仿真分析 28
4.1 弓 I1T 28
4.2研抛机床运动学建模与分析 28
4.3速度及加速度模型 31
4.4研抛机床的运动极限约束 34
4.5最大进给率的求角军 36
4.6最优进给率的确定 37
4.7恒定材料去除对进给率的约束 43
4.8进给率优化仿真及分析 44
4.9丨割、会吉 47
第五章结论与展望 48
攻读硕士期间研究成果 53
原创性声明 54
论文使用授权声明 54