[发明专利]一种用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法

说明书

本发明提供了一种用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，用以解决现有技术中机械手对空间曲面抛光时的定位问题并提高定位精度。所述机械手定位方法首先在光学元件上某定位区域加工直角标记作为工件坐标系，而后将元件固定在工作台上；控制机械手在定位区域内加工至少三个驻留斑，三个驻留斑的顺序连接线形成直角，作为加工坐标系；测量三个驻留斑在工件坐标系中的坐标和最大直径处的直径尺寸，计算加工坐标系相对工件坐标系的空间位置关系，并根据空间位置关系，调整机械手完成定位。本发明完成了空间光学曲面抛光时的机械手定位，定位精准，适用于空间曲面、离轴非球面抛光等工艺过程，加工精度高，同时提高了空间曲面的抛光效率。

技术领域

本发明属于光学元件加工领域，具体涉及一种用于光学元件空间 曲面抛光的机械手定位方法。

背景技术

由于光学元件对透明度、尺寸精度要求较高，加工时需要进行高 精度抛光。传统的设备辅助人工抛光，不仅抛光效率低，精度也无法 得到保证。将机械手应用于光学元件抛光，尤其对于大口径和空间曲 面光学元件高精度抛光过程，具有人工抛光无法达到的效果。机械手 抛光是将气囊、沥青盘、聚氨酯盘等抛光工具安装在工业机器人手臂 上，通过数控程序控制机械手的运动方式和速度，实现光学元件表面 抛光的工艺过程，通常面形精度可以达到亚微米级。

现有技术中，在抛光过程中，机械手加工坐标系的建立采用现有 的工业机器手的定位方法，根据安装在前端工具点上的抛光磨头位置 确定坐标系，控制机械臂运动并记录抛光磨头的空间位置，建立坐标 系作为后续抛光的加工坐标系。但是，当光学元件的表面为空间曲面 时，曲线结构复杂，不存在对称轴，工业机器手的定位方法不再适用 于光学元件的抛光，机械手无法完成对光学元件空间曲面的抛光。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种用于光 学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，基于抛光去除函数形状特征 和干涉测量，以提高定位效率和可操作性，建立加工坐标系与工件坐 标系之间的确定性关系，调整抛光机械手的加工坐标系，对机械手进 行有效定位，实现对光学元件空间曲面的抛光。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种用于光学元件空间曲面抛光的机械手定 位方法，所述机械手定位方法，包括如下步骤：

步骤S1，在光学元件上选定定位区域，并在定位区域内加工直角 标记，所述直角标记包括原点和从原点出发的两个正交向量，作为光 学元件的工件坐标系；

步骤S2,将光学元件固定于工作台上；

步骤S3，控制机械手抛光磨头，在光学元件的定位区域内，采用 相同的工作参数加工至少三个驻留斑，且三个驻留斑最大直径处的圆 心点的顺序连接线形成一个直角，作为机械手的加工坐标系；

步骤S4,测量三个驻留斑最大直径处的圆心点在工件坐标系中的 坐标和最大直径处的直径尺寸；

步骤S5,根据三个驻留斑点的坐标及直径尺寸，计算加工坐标系 相对工件坐标系的空间位置关系；

步骤S6，根据所述加工坐标系和工件坐标系的空间位置关系，调 整机械手抛光程序中的加工坐标系，再输入光学元件的基本尺寸参数， 完成机械手定位。

上述方案中，步骤S5中的空间位置关系，包括空间俯仰角和水平 位移。

上述方案中，步骤S5进一步包括：

步骤S51，根据驻留斑直径尺寸及磨头参数，计算驻留斑的压入 深度；

步骤S52，根据压入深度及磨头参数，计算在直角标记两个方向 上的俯仰角；

步骤S53，根据驻留斑最大直径处圆心点坐标及三个驻留斑A、B、 C在加工坐标系中的坐标值，计算加工坐标系与工件坐标系的水平位 移。