近日，中科院上海光機(jī)所高功率激光元件技術(shù)與工程部在小磨頭拋光工藝研究中取得新進(jìn)展。研究首次提出數(shù)學(xué)模型補(bǔ)償機(jī)器人拋光定位誤差問(wèn)題的方式，并取得了較好的誤差補(bǔ)償結(jié)果。相關(guān)研究成果以“Plug-and-play positioning error compensation model for ripple suppressing in industrial robot polishing”為題發(fā)表在Applied Optics上。

基于工業(yè)機(jī)器人拋光機(jī)具有低成本、高自由度和高動(dòng)態(tài)性能等優(yōu)勢(shì)，在光學(xué)制造領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，工業(yè)機(jī)器人較大的定位誤差會(huì)導(dǎo)致表面波紋，嚴(yán)重制約系統(tǒng)性能，而目前只能通過(guò)每次加工前的測(cè)量來(lái)低效補(bǔ)償這一誤差。

針對(duì)這一問(wèn)題，研究人員發(fā)現(xiàn)了定位誤差的周期相位演化規(guī)律，并建立了雙正弦函數(shù)補(bǔ)償模型。在自主研發(fā)的機(jī)器人拋光平臺(tái)上，結(jié)果表明，補(bǔ)償后整個(gè)工作區(qū)的 Z 軸誤差可降為±0.06mm，達(dá)到機(jī)器人重復(fù)定位誤差水平；測(cè)量誤差與建模誤差的 Spearman 相關(guān)系數(shù)均在 0.88 以上。在實(shí)際拋光實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論是圖形拋光還是均勻拋光，在不同條件下，所提出的模型都能顯著抑制定位誤差帶來(lái)的波紋誤差。此外，功率譜密度（PSD）分析表明，相應(yīng)的頻率誤差也得到了顯著抑制。相關(guān)研究成果為機(jī)器人拋光機(jī)提供了一種高效的即插即用補(bǔ)償模式，為進(jìn)一步提高機(jī)器人加工精度和效率提供了新的可能性。

圖1. (a1)-(a5) 五個(gè)高度面的誤差信息; (b1)-(b5) 誤差信息的二維傅立葉變換。

圖2. (a)均勻拋光過(guò)程; (b1) 第一個(gè)均勻拋光表面減去初始表面; (b2) 第二個(gè)均勻拋光表面減去第一個(gè)均勻拋光表面; (c) 兩次減法后的功率譜密度。

相關(guān)工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市啟明星揚(yáng)帆計(jì)劃等基金的支持。

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