[發明專利]一種柔索驅動的光學加工試驗機控制系統及方法

有效

• 申請號: 201711211945.8
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107984333B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 程剛;付朕;徐振陽;山顯雷;陳世彪;郭鋒;鄭浩
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B24B19/00
• 分類號: B24B19/00;B24B19/22;B24B49/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

本發明公開了一種柔索驅動的光學加工試驗機控制系統及方法，光學加工試驗機內上部設置有加工裝置，由柔索驅動裝置控制動平臺的運動；光學加工試驗機內下部設置有鏡面，鏡面下方由主動支撐單元進行支撐；光學加工試驗機控制系統包括信號處理單元、柔索驅動裝置、光柵位移傳感器、主控工控機、多軸運動控制器、鏡面拋光裝置、主動支撐裝置；信號處理單元和光柵位移傳感器的輸出通過CAN總線與主控工控機；主控工控機與多軸運動控制器通過CAN總線傳輸連接。本發明能夠實現對光學加工試驗機精準穩定的控制。

技術領域

本發明屬于光學加工技術領域，涉及一種光學加工試驗機的控制系統和方法，特別涉及一種基于主動支撐平臺的光學加工試驗機的控制系統及方法，具體涉及一種柔索驅動的光學加工試驗機控制系統及方法。

背景技術

目前對光學鏡面的拋光，特別是對于離軸非球面鏡面的拋光，傳統的光學加工工藝如小磨頭，在加工過程中會引入復印效應、邊緣效應等，難以獨立完成對高精度、高陡度離軸非球面鏡面的拋光。離子束拋光是一種確定性高、穩定性好的加工手段，具有更高的加工效率與可靠性，尤其是在精拋光階段具有更高的收斂率。

目前光學加工時，鏡面主要采用剛性支撐，加工難度大，加工效率低。采用主動支撐技術能夠有效降低加工難度，縮短加工周期。而傳統的主動支撐采用的是固定支撐和浮動支撐相結合的方式，其中固定支撐在加工過程中會導致局部應力過大等情況。本發明所涉及的主動支撐系統全部采用浮動支撐，避免了局部應力過大等情況，更適合于加工中使用。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種柔索驅動的光學加工試驗機控制系統及方法，能夠實現對光學加工試驗機精準,穩定的控制。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種柔索驅動的光學加工試驗機控制系統，光學加工試驗機呈四棱柱狀，上部設置加工裝置，包括在頂部四個角對應設置4組柔索驅動裝置，通過柔索連接動平臺的四個角，所述動平臺下方連接有鏡面拋光設備，由所述柔索驅動裝置驅動柔索，進而控制動平臺并帶動鏡面拋光設備在Z軸方向的運動；光學加工試驗機的底部平臺上設置有待拋光鏡面，所述待拋光鏡面下方由主動支撐單元進行支撐；

該控制系統包括測量單元、FPGA信號處理單元、主控工控機、主動支撐單元及多軸運動控制器和柔索驅動裝置的控制單元即柔索驅動單元，其中，所述測量單元與柔索驅動單元一一對應連接，測量單元的輸出與FPGA信號處理單元連接，所述FPGA信號處理單元的信號輸出通過CAN總線與主控工控機連接，所述主控工控機通過CAN總線分別與多軸運動控制器和主動支撐單元的信號傳輸連接；所述多軸運動控制器與柔索驅動單元傳輸連接，所述主動支撐單元中的力促動器控制板與CAN總線相連接。

進一步的，所述動平臺還設置有水平傳動單元，分別為X軸水平傳動單元、Y軸水平傳動單元，兩者分別控制動平臺在X軸、Y軸方向的運動；所述水平傳動單元的控制系統包括伺服電機、伺服驅動器、編碼器，所述伺服驅動器與所述多軸運動控制器信號傳輸連接，所述伺服驅動器與伺服電機信號傳輸連接，所述伺服電機的信號輸出端與編碼器的信號輸入端連接，所述編碼器的信號輸出端與伺服驅動器的信號輸入端連接。

進一步的，所述動平臺通過調整機構與鏡面拋光設備連接，所述調整機構包括一根定長桿和兩根電動推桿組成，所述電動推桿與所述多軸運動控制器信號傳輸連接，形成鏡面拋光設備的轉動角度控制系統。

進一步的，所述測量單元由光柵位移傳感器、張力傳感器組成。

進一步的，所述柔索驅動裝置每組均包括提升電機、減速器、聯軸器、絲杠連接組成。

進一步的，所述柔索驅動裝置的控制系統包括伺服電機、伺服驅動器、編碼器，所述伺服驅動器與多軸運動控制器信號傳輸連接，所述伺服驅動器與伺服電機信號傳輸連接，所述伺服電機的信號輸出端與編碼器的信號輸入端連接，所述編碼器的信號輸出端與伺服驅動器的信號輸入端連接。