[發(fā)明專利]主軸復(fù)合運動控制方法和主軸復(fù)合運動控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710244435.4
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106914796B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鑫;胡海翔;羅霄;薛棟林;張學(xué)軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: B23Q15/00
• 分類號: B23Q15/00;B23Q5/10;B23Q5/32
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李海建

本申請公開了一種主軸復(fù)合運動控制方法，步驟包括：上位機對目標(biāo)H?Z尖刀去除函數(shù)進行模擬仿真，生成目標(biāo)運動參數(shù)；所述上位機根據(jù)所述目標(biāo)運動參數(shù)生成運動控制程序；電子凸輪控制器獲取所述運動控制程序，在所述運動控制程序中添加電機控制參數(shù)；所述電子凸輪控制器發(fā)出閉環(huán)控制指令，以控制自轉(zhuǎn)軸組件和平轉(zhuǎn)軸組件的運動。通過主軸復(fù)合運動控制方法實現(xiàn)了H?Z尖刀去除函數(shù)在平轉(zhuǎn)軸和自轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)用，實現(xiàn)了光學(xué)鏡片的拋光，抑制了邊緣效應(yīng)。本申請還公開了一種基于該主軸復(fù)合運動控制方法的主軸復(fù)合運動控制系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)鏡片加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種主軸復(fù)合運動控制方法。還涉及一種基于該主軸復(fù)合運動控制方法的主軸復(fù)合運動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在光學(xué)鏡片加工中，一般通過加工中心主軸驅(qū)動磨頭對光學(xué)鏡片的表面進行加工，磨頭對鏡片材料的去除分布及加工速率常用數(shù)學(xué)函數(shù)模型定量描述，該數(shù)學(xué)模型被稱為去除函數(shù)。去除函數(shù)的理論模型一般基于Preston線性假設(shè)。待加工光學(xué)鏡片的表面誤差分布被稱為面形誤差。光學(xué)鏡片加工的過程實際就是利用去除函數(shù)對面形誤差進行卷積的過程，通過反卷積的求解可以得到駐留時間，即磨頭在工件表面每點加工的停留時間。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，上述過程可以通過計算機控制實現(xiàn)，該技術(shù)稱為CCOS(英文全稱為Computer controller optical surfacing)技術(shù)，現(xiàn)代光學(xué)加工普遍采用CCOS技術(shù)。磨頭的運動形式不同，其得到的去除函數(shù)也不同。目前常用的一種去除函數(shù)為高斯型的去除函數(shù)，其在光學(xué)加工中具有較好的面形收斂效果。為了獲得高斯型去除函數(shù)，主軸驅(qū)動磨頭進行平轉(zhuǎn)動運動實現(xiàn)了該型去除函數(shù)，即主軸為拐軸，拐軸的兩端分別與驅(qū)動裝置和磨頭連接，主軸的轉(zhuǎn)動軸線與磨頭的中心軸線之間存在徑向偏移，從而通過主軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)磨頭的平轉(zhuǎn)動。

現(xiàn)有高斯型去除函數(shù)在解決待加工工件邊緣處的收斂問題時，面臨邊緣效應(yīng)：一方面，當(dāng)磨頭中心過于接近工件邊緣(伸出率高)時，會引起邊緣處壓力集中，導(dǎo)致去除函數(shù)分布發(fā)生變化而影響去除精度，甚至造成磨頭傾覆；反之，如果磨頭伸出率低，去除函數(shù)峰值在工件內(nèi)側(cè)，造成工件邊緣的材料去除量明顯偏低，產(chǎn)生翹邊。比如，當(dāng)磨頭運動到光學(xué)鏡片邊緣時，去除函數(shù)的峰值卻無法到達鏡片邊緣，此時磨頭中心距鏡片邊緣100mm，因此無論如何運算或控制駐留時間，考慮到鏡片邊緣磨頭平轉(zhuǎn)動存在偏心，則在90mm范圍內(nèi)總會出現(xiàn)由于去除峰值無法到達邊緣而產(chǎn)生的翹邊，這便是邊緣效應(yīng)產(chǎn)生“翹邊”的原因；而當(dāng)磨盤伸出鏡片邊緣尺寸增加，從而使峰值去除向鏡片邊緣移動時，翹邊的區(qū)域?qū)挾入m然會縮窄，但翹邊問題依然存在，而且隨著磨盤伸出鏡片邊緣尺寸增加，受力變化而導(dǎo)致的去除函數(shù)突變會導(dǎo)致去除量局部突增的風(fēng)險增加，便產(chǎn)生了急“塌邊”問題。因此，不能為了消除翹邊而過多地增加磨頭伸出鏡片邊緣的尺寸。這就造成了光學(xué)鏡片的邊緣無法完全卷積。

為了解決高斯型去除函數(shù)在邊緣處無法完全卷積的問題，最近公開了的一種H-Z尖刀去除函數(shù)，該去除函數(shù)通過兩種運動合成來實現(xiàn)，即通過磨頭的平轉(zhuǎn)動和自轉(zhuǎn)運動合成實現(xiàn)，在保持平轉(zhuǎn)動高斯型去除函數(shù)優(yōu)異的體積去除率等優(yōu)點的基礎(chǔ)上，使去除函數(shù)的峰值去除率向去除函數(shù)邊緣移動，這樣，即使磨頭不必過多伸出光學(xué)鏡片邊緣也能使去除率峰值達到光學(xué)鏡片的外邊緣，從而在避免塌邊的同時解決了翹邊的問題，從算法上實現(xiàn)了光學(xué)鏡片邊緣處的類完全卷積收斂，實現(xiàn)了邊緣效應(yīng)的抑制，提高了磨頭在工件邊緣的材料去除效率。具體的H-Z尖刀去除函數(shù)可參見論文《提高大口徑光學(xué)反射鏡加工收斂效率的關(guān)鍵技術(shù)研究》中的描述。

而如何利用H-Z尖刀去除函數(shù)實現(xiàn)光學(xué)鏡片的拋光，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種主軸復(fù)合運動控制方法，以利用H-Z尖刀去除函數(shù)實現(xiàn)光學(xué)鏡片的拋光。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種基于該主軸復(fù)合運動控制方法的主軸復(fù)合運動控制系統(tǒng)，以利用H-Z尖刀去除函數(shù)實現(xiàn)光學(xué)鏡片的拋光。

為達到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：