[發明專利]超精密光學組件推力環夾具力反饋控制系統及調節方法

有效

• 申請號: 202211386114.5
• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN115640841B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 張宏生;劉文武
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06N3/08
• 分類號: G06N3/08;G02B7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 高志光

超精密光學組件推力環夾具力反饋控制系統及調節方法，所述方法步驟為：S1：利用應變片確定超精密光學組件與推力環纏繞架內表面初始接觸應力；S2：轉動螺母圓環，記錄圈數，通過位移傳感器測量得到推力環總成四周的螺桿前進距離；S3：確定超精密光學組件與推力環纏繞架內表面的接觸應變；S4：確定超精密光學組件與推力環纏繞架內表面接觸應力是否滿足要求；S5：采用BP神經網絡模型對試驗數據進行訓練；S6：利用訓練好的BP神經網絡模型，確定不同初始接觸應力和螺桿轉動圈數時的超精密光學組件與推力環纏繞架內表面變形后的接觸應力，以此作為判斷組裝準確性的依據。本發明控制系統靈活方便，工作可靠，調節操作簡單。

技術領域

本發明屬于高能量固體激光裝置組裝領域，具體涉及超精密光學組件推力環夾具力反饋控制系統及調節方法。

背景技術

超精密光學組件是國家重大工程所需的特種設備，其具有高精度、高靈敏度和高可靠性的特點，大體積和大重量使其安裝時需要利用輔助運輸載具，沿球體中心與特定維度和經度的安裝接口進行組裝，為保證超精密光學組件與接口的安裝精度，在輔助運輸載具上設計了一種多自由度推力環，通過控制推力環，可以快捷地固定和調整超精密光學組件的姿態，但隨著組裝數量的增加和組裝位置的變化，增大了人工組裝的難度，降低了超精密光學組件的組裝效率，因此，亟需針對推力環夾具的力反饋控制系統及調節方法來保障組裝精度。現有力反饋控制系統主要是針對醫學康復訓練機械設備或輔助手術機構，而有關超精密光學組件組裝過程的力反饋控制系統及調節方法則鮮有報道。

發明內容

本發明為克服現有技術的不足，提供超精密光學組件推力環夾具力反饋控制系統及調節方法。該力反饋控制系統通過多組角度編碼器、位移傳感器和應變節點進行信號采集，利用邊緣計算得到應力輸出，采用BP神經網絡算法對輸入信號和輸出應力進行訓練，以此指導如何調節推力環夾具進行超精密光學組件的固定和姿態定位，力反饋控制系統靈活方便，適應性強，調節方法簡單。

超精密光學組件推力環夾具力反饋控制系統包含第一位移傳感器、第二位移傳感器、第三位移傳感器、第四位移傳感器、第一角度編碼器、第二角度編碼器、第三角度編碼器、第四角度編碼器、推力環總成和底盤總成；超精密光學組件可圓周轉動地套在由推力環纏繞架一和推力環纏繞架二相互轉動連接形成的圓環內表面，推力環纏繞架一和推力環纏繞架二布置在推力環總成內表面，所述推力環總成固接在底盤總成上表面，通過驅動對稱分布于所述推力環總成四周的旋轉推進組件，使推力環纏繞架一和推力環纏繞架二抱住超精密光學組件，每個旋轉推進組件上布置有位移傳感器和角度編碼器，以測量旋轉推進組件的旋轉角度和徑向位移，第一應變片和第二應變片分別對稱固定在推力環纏繞架一和推力環纏繞架二的內表面。

超精密光學組件推力環夾具力反饋控制系統的調節方法，所述方法步驟為：

S1：利用應變片確定超精密光學組件與推力環纏繞架內表面初始接觸應力；

S2：轉動螺母圓環，記錄圈數，通過位移傳感器測量得到推力環總成四周的螺桿前進距離；

S3：采用計算式，確定超精密光學組件與推力環纏繞架內表面的接觸應變；

S4：采用應力計算式，確定超精密光學組件與推力環纏繞架內表面接觸應力是否滿足要求；

S5：以超精密光學組件與推力環纏繞架內表面的初始接觸應力和螺桿轉動的圈數為輸入量，以變形后的接觸應力為輸出量，采用BP神經網絡模型對試驗數據進行訓練；

S6：利用訓練好的BP神經網絡模型，確定不同初始接觸應力和螺桿轉動圈數時的超精密光學組件與推力環纏繞架內表面變形后的接觸應力，以此作為判斷組裝準確性的依據。

進一步地，以超精密光學組件與推力環纏繞架一和推力環纏繞架二內表面的初始接觸應力和所述第一螺桿、第二螺桿、第三螺桿和第四螺桿各自轉動的圈數為輸入量，以超精密光學組件分別與推力環纏繞架一和推力環纏繞架二內表面接觸變形后的接觸應力為輸出量，采用BP神經網絡模型對試驗數據進行訓練；