一、自由曲面光学镜误差修正加工中输入控制量的算法(论文文献综述)
房善想[1](2021)在《面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究》文中指出航空发动机叶片的表面强化对提高发动机使用寿命和工作效率、提升飞机飞行安全具有重要意义。由于叶片的材料钛合金具有比强度高的特点,对其进行超声强化需要大振幅稳定输出的超声换能器。另外,为了提高超声强化的自动化水平和实现叶片表面的高精度强化加工,需要应用工业机器人装载强化装置以自动完成工艺过程,并且工业机器人工作时需要进行特定的运动规划以及接触力的柔顺控制。本文的研究内容包括四个部分。(1)可提供大振幅稳定输出的超声表面强化换能器研制。对于TC4钛合金的超声强化,需要换能器提供持续稳定的大振幅输出。采用稀土超磁致伸缩材料代替压电陶瓷来研制超声换能器,以Terfenol-D棒为核心元件设计复合振子,提高前后振速比与振动稳定性。通过复合振子模态分析,得到振型良好的固有频率,获得大振幅输出,同时稀土超磁致伸缩换能器的整体有限元磁场分析验证了其整体磁场封闭并且分布合理。经测试,所研制的换能器在方波20 k Hz的条件下,输出振幅可达11.3μm,测试材料强化区域的表面质量分布均匀良好,体现出换能器能够保持有效振幅的持续稳定输出。(2)基于超声表面强化动力响应的机器人运动规划。一方面构建关于TC4钛合金超声表面强化动力响应模型,获取强化过程中的工具头运动状态及压深信息。另一方面基于此响应模型对航空叶片表面超声强化路径点进行合理提取,使整体路径分布可根据叶片表面曲率自适应调整,在保证强化质量的同时提高效率。为描述超声强化工具头在机器人任务空间的位姿,建立机器人与末端超声强化装置的联合运动学模型,基于四元数球面立体插值法进行平滑的工具头姿态轨迹规划。通过算法仿真验证,得到适用于叶片表面超声强化的机器人运动规划方法。(3)机器人超声表面强化接触力柔顺控制。将机器人的位置控制和力控制进行解耦,采用智能控制方法对柔顺力控制装置的输出力进行控制,解决航空叶片表面超声强化作业过程中在多冲击与震荡工况环境下的接触力恒定控制问题。通过时域测定法对柔顺力控制装置系统进行参数辨识,获得其实验测定模型。将模糊PID控制器与RBF神经网络相结合进行柔顺力控制装置的输出接触力恒定控制,使控制器具有自适应性和智能性,改善系统的响应性能和跟随鲁棒性。该柔顺控制策略实现了对柔顺力控制装置系统的控制优化,有效提升柔顺控制器的静态特性和动态特性。(4)航空叶片的机器人超声表面强化实验。通过分析柔顺力控制系统的响应性能、控制精度与跟随鲁棒性,验证采用模糊RBF神经网络PID控制方法可以有效提高柔顺力控制装置输出力的响应性能,提高系统动态特性,实现系统的快速调节。设计响应曲面实验法,研究机器人超声强化加工主要工艺因素对强化后的表面粗糙度以及表面硬度的交互影响规律,并获取最优的加工参数组合。钛合金叶片表面经机器人超声强化后形成规则均匀的条纹状强化纹理,表面粗糙度由Ra2.7μm降低到Ra 0.8μm左右,表面硬度从585 HL提高到672 HL左右,表面残余压应力最大可达841 MPa,压应力层深度接近1.2 mm,从而为面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划及柔顺控制技术的实际应用提供可行性参考。
王伟[2](2020)在《X射线聚焦镜模具气囊修形去除函数与算法的研究》文中进行了进一步梳理通过X射线望远镜对高能射线探测是了解黑洞、恒星形成和恒星爆炸后的气体膨胀等物理现象的重要手段。X射线聚焦镜阵列是由多层Wolter-I型镜片嵌套而成,镜片的制作工艺流程对模具面形精度提出了极高的要求。气囊修形技术是使用气囊作为加工工具,利用CCOS(Computer Controlled Optical Surfacing)的成形原理来对低频面形误差进行修正。本文从X射线聚焦镜面形特点以及CCOS成形原理出发,对X射线聚焦镜模具气囊修形去除函数与算法进行研究,为最终实现聚焦镜模具高精度修形奠定技术基础。根据气囊与非球面的接触特点,本文首先基于Preston假设建立了气囊去除函数模型。其次,在对X射线聚焦镜面形进行分析的基础上,使用去除函数模型对聚焦镜模具表面不同位置接触区域形状以及材料去除量分布进行仿真分析。最后,通过定点去除函数实验,对比了实际去除函数与理论去除函数的形状差异,分析了气囊下压量对材料去除速率的影响,并对不同抛光垫与抛光液组合下去除函数随时间的稳定性进行了探讨。根据X射线聚焦镜模具的面形特点,提出了基于柱面坐标投影的驻留时间迭代算法。然后,使用仿真计算的方法,分析了松弛因子取值对于迭代收敛速度的影响。针对驻留时间算法中出现的边缘效应,提出了边缘延拓以及“抬气囊”的方法来抑制边缘效应。最后,为了验证迭代算法适应性,分别使用不同的去除函数以及面形误差进行仿真计算,计算结果表明,当去除函数形状越接近高斯型、面形误差越匀滑,驻留时间收敛速度越快。针对X射线聚焦镜模具确定性修形工艺的需要,首先对模具面形测量过程中的姿态误差进行分析,并基于“反转法”的分离原理实现了面形在位测量。然后,根据CCOS的原理,确定了加工过程中气囊位姿与驻留时间分布的对应关系。最后,在对曲率效应以及额外驻留时间分析的基础上,对模具修形进行加工仿真,两次迭代加工后,面形误差从0.8μm收敛至0.2μm,达到了模具的面形精度要求。
朱振涛[3](2019)在《非球面零件加工轨迹控制及实验方法研究》文中研究说明随着现代高新科技的飞速发展,非球面光学元件的应用领域越来越广泛,同时对非球面零件的加工精度和加工效率提出了更高的要求。因此,能够高效率、高质量完成非球面零件加工的技术方法研究已经成为全球范围内炙手可热的一个研究方向。非球面光学零件的超精密加工技术核心是控制加工轨迹的子程序,加工轨迹直接影响机床的加工精度和加工周期,对实现非球面零件高效、高精度的加工起着至关重要的作用。因此,为解决当前非球面加工效率低、加工精度不高的问题,提出了切线法轨迹成形加工原理。现有数控系统在拟合精度和数据处理上难以满足切线法轨迹成形加工原理的需求,为此在切线法基础上针对非球面加工轨迹控制方法展开相关研究。通过分析光学非球面轮廓曲线特性,说明了非球面加工轨迹控制与面形精度之间的关系,同时阐述了非球面切线法轨迹成形加工原理,并对现有插补方法实现切线法轨迹控制所存在的局限性进行讨论分析。为满足切线法在实际加工中高效率处理数据及高精度轨迹控制方面的要求,提出利用神经网络技术进行优化非球面加工轨迹控制参数。针对人工神经网络在实际应用中出现收敛速度慢、易陷入局部极小点等问题,分析比较了多种关于BP神经网络的改进方法,并提出采用赋初值算法对权值、阈值的初始值进行优化。通过分析切线法轨迹成形控制原理,研究切线法控制参数对加工轨迹曲线的影响规律,建立BP神经网络输入、输出的映射关系。确立了利用三层网络结构逼近非球面加工轨迹曲线,建立神经网络插补控制模型,优化加工轨迹曲线插补数据,通过仿真验证了插补控制模型能有效完成非圆曲线插补。最后将基于切线法轨迹成形原理的神经网络插补控制模型与PC-UMAC运动控制系统有效结合,用于非球面加工轨迹控制及参数优化,开发设计神经网络轨迹参数优化界面并应用于非球面加工试验当中。通过试验结果表明,神经网络插补控制方法节省了大量插补数据运算时间,同时经过铣磨后的非球面元件满足直接抛光要求。
麻磊[4](2017)在《金刚石线锯切割力的分析与控制研究》文中指出硬脆材料,尤其是非金属非导电材料及半导体材料,由于其优良的特性,在电子、机械等各领域广泛应用。但是硬脆材料的低塑性、高硬度和高脆性,使得硬脆材料的切割加工难度大。采用固结磨粒金刚石线锯切割硬脆材料,具有柔韧性好、切口窄、切割力低和耗材小等优点,然而由于切割过程中切割力的动态变化,影响切片的表面质量,因此需要对金刚石线锯切割硬脆材料过程中的切割力进行研究。本文分析了固结磨粒金刚石线锯切割硬脆材料过程中产生的切割力,建立了切割力控制系统,通过设计的控制器调节线锯速度使法向切割力在切割过程中保持恒定,提高了加工效率和切片表面质量。针对往复式固结磨粒金刚石线锯切割系统,对金刚石线锯切割硬脆材料过程中的切割力进行了研究,通过实验得到了线锯速度、工件进给速度和线锯张力对切割力的影响规律,特别是不同线锯速度对切割力的影响。采用曲面响应法建立了法向切割力的响应模型,并对模型进行了方差分析,获得了金刚石线锯切割过程中不同切割加工工艺参数对法向切割力的交互影响作用和最佳的加工工艺参数。选定对线锯切割力影响较大的加工工艺参数线锯速度作为输入量,对输出量法向切割力进行控制。利用系统辨识方法建立切割力控制系统的数学模型。对切割力控制系统输入逆M序列,采集对应系统输出即法向切割力,通过行列式比定阶法,利用实验所采集的系统输入输出数据,计算相关行列式比值来辨识系统阶次,采用遗忘因子递推最小二乘法进行系统的参数辨识,并对所选参数辨识方法进行了仿真,最后设计了最小方差自校正控制器,并通过MATLAB对该控制器进行了不同期望输出的仿真分析,结果表明该控制器控制性能优良,可以达到控制切割力的目的。搭建了固结磨粒金刚石线锯切割力控制系统。通过对不同工艺参数下的常规实验法向切割力进行对比,确定了期望法向切割力值,并以此进行了恒力切割控制实验,很好地实现了法向切割力的恒定控制。对切割力控制实验结果与常规实验结果在切割力和切片表面质量两方面进行了对比,对比结果表明,使用切割力控制系统进行切割能够实现切割力恒定控制,并且提高了加工效率与切片表面质量。
田富竟[5](2016)在《基于大行程FTS的超精密车削加工关键技术研究》文中研究表明光学自由曲面在提高光学系统性能,简化系统结构,提高系统成像质量,减少系统零件数量和重量,改进产品设计等方面有许多突出的优点。随着光电科学技术的进步与发展,光学自由曲面在航空航天、民用、国防军事等很多领域有着越来越重要的应用价值和广阔的应用前景。与传统的回转对称型光学元件相比,自由曲面光学元件拥有复杂的非回转对称结构,制造难度极大,这是制约自由曲面得以广泛发展和应用的主要瓶颈。随着机床技术的发展,超精密车削加工技术,作为光学自由曲面的一种加工方法,具有很多其他传统加工方法不具备的很多优点。其中,快刀伺服加工(Fast Tool Servo,FTS)技术为最常用的超精密车削加工方法。目前,欧美、日本等工业发达国家研制出的用于加工光学自由曲面的超精密快刀伺服加工系统已经进入工业应用和商品化阶段,并且不断出现新的技术进展,加工出的高精度光学自由曲面零件也已经大量应用于各个领域。近年来,国内许多单位也相继开展了快刀伺服加工技术的研究,在装置设计、运动控制算法以及加工工艺试验等方面也取得了一定的成绩,但由于起步较晚,仍然有许多关键基础技术需要进行研究。基于以上原因,本文针对基于大行程FTS的光学自由曲面超精密车削加工关键技术进行研究。本文的研究工作主要包括以下内容:1.本文对大行程的快刀伺服加工系统的整机构建进行了研究。在分析测试FTS系统开环特性的基础上,获得系统数学模型。为了提高FTS的运动跟踪精度,本文提出了内环采用内模PID控制自适应前馈抵消控制算法。运用内模PID控制器的系统可以达到更高的鲁棒稳定性,系统的响应速度更快,带宽更大,能使整个控制系统的性能得到改善,并进行了仿真实验验证。2.基于所研制的大行程FTS系统,对超精密车削加工系统的构建进行了研究。结合动态特性分析理论,利用有限元分析方法,在特定的工作条件下,对超精密车削加工系统整机的固有特性和动力学响应进行了分析,为光学自由曲面的加工质量提供可靠的保证。3.对超精密快刀伺服加工中的刀具运动轨迹规划和自由曲面加工三维表面形貌仿真预测进行了研究。根据快刀伺服加工的原理,建立了螺旋投影驱动的快刀加工模型,并分析了两种刀具轨迹驱动点的生成方法及刀具半径补偿策略。在综合考虑刀具相对于工件切深和进给两个方向振动的基础上,引入旋转变换矩阵,建立了超精密车削加工表面三维形貌的仿真预测模型。利用此仿真模型可以优化加工工艺参数,并预测自由曲面超精密车削加工的三维表面形貌,为后续的加工实验研究提供了指导依据。4.利用所研制的大行程FTS系统在超精密机床平台上进行了相应的加工实验研究。通过一系列光学自由曲面的加工实验,包括透镜阵列、车辆后视镜面形等,验证了所研制的大行程FTS系统加工自由曲面的实用性和可行性,为进一步实现光学自由曲面的超精密快刀伺服加工奠定了基础。
樊成[6](2014)在《光学曲面确定性抛光的面型精度控制研究》文中研究表明光学曲面零件是光学系统的关键元器件。近年来,随着光学曲面零件需求量的日趋增加和光学系统对其光学性能要求的不断提高,光学曲面零件在加工精度、轻量化程度、生产成本和生产效率等方面的要求越来越高。高精度光学曲面零件的生产效率和成本已经成为反映一个国家光学工业乃至整个制造业现代化水平的重要标志。抛光工艺常常作为光学曲面制造的最后一道工序,对光学曲面的表面质量、面型精度和使用寿命等起到至关重要的作用。本文结合国家重点基础研究发展计划(973计划)“光学自由曲面制造的基础研究”的子课题二“光学自由曲面成形过程的物理解析与精度控制”(课题编号:2011CB706702),以实现确定性抛光面型精度控制为主题,深入探讨了抛光过程的局部和整体材料去除理论、抛光力控制和抛光面型工艺控制策略等关键技术。目前,确定性抛光工艺研究的核心问题包括单位时间材料去除函数建模、驻留时间计算、抛光路径规划和材料去除量预测等。经典的抛光理论为,整体材料去除量等于单位时间材料去除函数与抛光轨迹上各抛光点的驻留时间的卷积。上述经典理论将抛光过程假设成一个线性移不变系统,即假设抛光工具单位时间内的材料去除量不随位置的移动而变化。对于低陡度的球面和非球面而言,运用该理论能够对抛光过程有很好的控制。但是,对于形状比较复杂的非球面和自由曲面,曲面曲率、抛光轨迹和抛光姿态的复杂性使得该理论的适用性降低。本文研究了抛光工艺参数(包括抛光力、主轴转速、进给速度、抛光姿态角等)、抛光工艺条件(包括抛光液和抛光垫条件等)、抛光轨迹、曲面几何/物理特性(曲率和弹性模量等)等一系列因素对抛光材料去除影响,构建了综合考虑以上各因素影响的抛光表面去除模型,揭示了工艺参数和条件变化对抛光材料去除的影响规律,实现了确定性材料去除的抛光工艺控制。在此基础上,构建了面向整体曲面面型改善的确定性抛光面型误差补偿模型,通过面型误差测量,余量分布提取以及进给速度优化,提高了确定性抛光整体材料去除的可控性。本文的研究工作主要包括以下几部分:1.传统的定点抛光材料去除模型只能预测定点抛光时的去除深度。针对以上不足,本文建立了移动抛光的材料去除廓形模型。将材料去除指数定义为单位轨迹长度的材料去除深度,根据Preston经验方程,接触区域内一点的材料去除指数与该点的接触压强,相对线速度和进给速度相关。根据抛光工具与工件曲面的局部接触和姿态的描述,对抛光区域的接触压强和相对线速度分布进行建模。在此基础上,利用对材料去除指数在接触区域内沿着抛光轨迹积分的方法,分别对球形工具和盘形工具的材料去除廓形进行理论推导,建立了综合考虑抛光力、抛光轴转速、抛光姿态、进给速度、工件/工具几何性质的材料去除廓形模型。实验结果显示,该模型具有很高的预测精度。2.抛光轨迹在抛光工艺规划中占有重要地位,为了增加轨迹覆盖曲面的均匀性,各种复杂抛光轨迹应运而生。根据材料去除指数的定义和去除廓形计算的基本方法,进一步研究复杂轨迹抛光的材料去除,从理论上揭示了抛光轨迹相关参数对材料去除廓形的影响。本文着重研究抛光轨迹大曲率过渡区域和螺旋线轨迹的材料去除廓形的理论,对实际抛光过程中的轨迹规划和工艺参数设计有重要的指导意义。其它复杂抛光轨迹均可运用类似方法对其材料去除进行建模与分析,优化抛光工艺。3.抛光时的抛光垫和抛光液性质对抛光质量和材料去除的影响是至关重要的,而利用Preston方程所建立的模型忽略了这两个因素。本文从抛光垫、自由磨粒和工件三者间的微观接触出发,分析了单个磨粒的材料去除体积、磨粒发生材料去除的临界条件和有效磨粒的数目,建立了基于自由磨粒材料去除机理的材料去除指数模型。对该材料去除指数在抛光区域进行积分,求得抛光后的材料去除深度和廓形。该预测模型不但包含了抛光工艺参数对材料去除的影响,并且创新性地将抛光垫拓扑参数、磨粒大小、磨粒物理性质和抛光液体积比浓度等参数对材料去除的影响也考虑在内,增强了抛光过程的可预测性。实验结果显示,所述的理论结果与实验结果有较好的一致性,验证了该理论的有效性。根据所述模型和实验结果,自由磨粒抛光时的材料去除深度正比于(法向抛光力)0.65、(抛光液体积比浓度)2/3和自由磨粒平均半径,反比于(抛光垫微观高度分布标准差)0.3。4.根据柔顺性抛光原理,设计和研制了基于气缸和压力比例阀的抛光力伺服控制系统。理论上推导了力控制系统的系统传递函数,并利用PRBS信号和最小二乘系统辨识方法对系统的模型进行辨识。分别利用PID、RST和ISMC控制算法对工具系统的抛光力输出进行控制。基于极点配置理论,设计了RST三相控制器;由于气动系统辨识模型的不确定性,RST控制器能够维持系统的稳定,但是稳态误差较大。在RST控制器设计的基础上,推导了非最小相位系统的ISMC控制器的控制结构,并利用根轨迹法确定了滑模控制参数。通过ISMC对工具系统的控制实验发现,由于加入了滑模趋近分量,ISMC能够抑制系统模型的不确定性和系统的扰动,稳态误差和超调量小。当抛光系统加入抛光轴转速后,ISMC控制器显示出比PID控制更好的抑制干扰的能力,输入力波动范围小,从而验证了利用ISMC控制器的有效性和实用性。5.通过对廓形测量方向与抛光轨迹方向关系的分析,建立了沿着廓形测量方向的局部材料去除模型。将沿着测量方向的各驻留点上的局部材料去除深度在廓形控制点上进行局部累加,提出了二维和三维整体材料去除的离散化矩阵预测模型。该模型中,整体材料去除深度矩阵等于材料去除影响矩阵与进给速度矩阵的乘积。本文利用非负最小二乘最优化方法,对模型中的进给速度进行求解,构建了确定性抛光面型误差补偿的策略。以此为指导,对一平面零件进行误差补偿抛光,经过一次抛光后的表面面型Wv值从抛光前的1.8989μm提高到了0.4251μm,而Wt值从28.4896μm提高到了9.3354μm。对一球面零件进行均匀性抛光,每个抛光周期的总体材料去除深度为3μm,经过抛光后的表面粗糙度从135.8nm提高到14.7nm,且整个曲面的表面质量具有较好的一致性。
陈逢军,尹韶辉,余剑武,徐志强[7](2011)在《磁流变光整加工技术研究进展》文中提出介绍了近年来磁流变光整加工(MRF)技术的研究状况及最新进展,对磁流变光整加工机理研究、加工机床与相关装置的开发、加工工艺试验研究、加工算法与模型研究、磁流变液流体开发与应用等五个方面进行了详细的综述与分析。最后探讨了磁流变光整加工中的关键技术与存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。
何雪明[8](2010)在《基于双映射和人工神经网络的数据点云直接加工的研究》文中研究说明逆向工程作为一种产品创新设计的重要手段,在机械、航空、航天、医疗等领域得到了越来越多的重视和广泛应用,是随着计算机科学、计算几何和测量技术的迅速发展而成熟起来的一门新兴综合性学科与技术。采用逆向工程技术,不但可以缩短产品开发周期,还可以较快地赶上或超过世界先进生产水平,综合运用CAD/CAE/CAM以及RPM(快速成型制造),找到原型产品的缺点并加以改进,设计生产出更优质的产品。对具有自由曲面特征三维散乱点云的直接加工重构技术更是当前逆向工程研究的热点,也是其中的重点和难点。本文就是基于双映射和人工神经网络,针对采自具有自由曲面特征机械产品数据点云的直接加工一些关键问题和技术进行了深入的探讨和研究,具体内容如下:(1)基于曲线曲面几何理论,在以接触式三坐标测量机为载体测量具有自由曲面特征机械产品时,首次提出了为保证测量精度和测量速度的曲率连续自适应测量法,建立了向前探测步长和侧向跨距模型,模型具有较好的通用性和鲁棒性,演绎了高阶多项式和Bezier参数形式的曲率连续自适应测量方法,为具有自由曲面特征机械产品数据点云的直接加工搭建了较好的平台。(2)对经三坐标测量机或激光扫描仪通过多次装夹多次采集得到的数据点云,提出借助人工神经网络来统一和对齐无序数据点云的方法,详细比较了目前较典型的五大类16种神经网络结构的训练和学习功能,寻找分段和最快排序的最优人工神经网络模型,选择运行函数、各种系数、初值和隐含层神经元个数等参数,确定了快速准确识别并对齐各数据点云块的神经网络模型,提升了对齐的效率和精准性。(3)通过建立点云密度的计算模型,确定了对齐点云的切片参数和方向,探索最佳的交互切片方式,详细研究了适合无序数据点云的存储结构,基于正交投影理论建立了快速搜索并定位切片内与当前点最邻近点的双映射排序模型和方法,在数据k-邻域理论基础上获得了近点矢量趋势计算法完善了双映射排序算法,完成切片内数据点的正确序列,分析了相邻截面线之间的剖分方法,基于较少数据点截面线的三角化法构建了散乱点云三维空间无空洞无缠绕的拓扑结构。(4)在三角面片上直接安排数控加工,将无干涉刀具路径的生成与干涉检查两个相互耦合的过程相对独立开来,建立了自由曲面数控加工过程中刀具与工件的干涉检查模型,演绎了适合球头刀、平底刀和圆环刀的干涉检查方法,实现了相应的全干涉检查,检测出了曲面加工中的局部和全局干涉,采用等残留高度法生成了无干涉的刀具路径,后置处理成G代码,使得整个数控加工有序、精准而快速。最后结合OpenGL开放式图形库采用VC++开发了基于双映射和人工神经网络的数据点云直接加工原型系统,三角面片后跳过传统曲面重构直接安排数控加工,保证了反求产品的质量、精度,集成并加快了反设计及数控加工的一体化过程。
李国[9](2010)在《基于刀具摆动进给的非球曲面超精密车削方法及系统研究》文中进行了进一步梳理非球曲面零件在光学系统中具有球面零件不可比拟的优越性。正因为如此,其应用也越来越广泛。与此同时,人们对于非球曲面零件的表面质量及其轮廓精度的要求也愈来愈高,所要求的尺寸也越来越大。然而与球面零件相比,光学非球曲面零件、尤其是大型的光学非球曲面零件在加工、检测等方面都存在更多的困难。因此,光学非球曲面零件的超精密加工越来越受到世界各国的重视,各国家都在致力于非球曲面光学零件超精密加工技术的研究。从国内来看,国内非球曲面的超精密加工设备相对落后,不仅在设备的总体性能、综合精度指标、加工设备的可靠性和稳定性以及设备操作的人性化设计等方面都与国外相比存在较大差距。目前国内大型非球曲面光学零件的加工主要还是采用研磨抛光的方法,通过不断检测和反复的修抛完成,不仅效率低,而且严重依赖操作者的经验,难以满足应用需求。因此,我们必须根据现有的制造技术水平,突破传统的加工工艺,开发新的高精度的非球曲面光学零件的加工方法,以及研制相应的超精密加工设备。本文研究了一种新型的非球曲面超精密加工方法及其加工设备,并在在亚微米范围内实现了轴对称非球曲面金属光学反射镜的高效加工本文提出了一种新型的非球曲面超精密切削加工方法,理论分析了该方法的加工原理;建立了基于该新型加工方法的超精密机床的空间几何误差模型,确定了在预定加工精度要求下的各主要误差因素的许可范围,为下一步工作奠定了理论基础。提出并设计了一种基于压电陶瓷驱动的新型微进给机构,相对于传统的双平行柔性铰链机构,该机构在其轴线垂面内不同方向上刚度的一致性更好,经仿真,在不同方向上施加20N的外力时,所引起的工件最大位移变化率仅为3.19%。实验研究了微进给机构的静态刚度、固有频率以及运动分辨率等开环特性,静态刚度与第一阶固有频率的实测结果与仿真结果的误差为22.4%和5.03%;建立了微进给机构迟滞及蠕变特性模型;并以此对微进给机构进行开环补偿控制,使跟踪精度提高了77.4%。研究并确立了该机床在抛物面加工过程中最接近比较球面的确定方法,推导了径向非球面度的计算公式;研究了非球曲面加工中的刀尖轨迹控制方法;在此基础上设计了机床控制系统的总体结构和数控软件的主要功能方案。研究非球曲面超精密加工中的误差补偿加工方法并建立了相应的补偿加工系统;分别研究了静态几何空间误差补偿加工及工件表面残余面形误差补偿加工方法的工艺流程,并进行了补偿加工实验,结果表明,上述两种方法分别使工件面形精度提高了28.8%和69.7%。
冯永涛[10](2010)在《大型非球面镜抛光过程智能控制策略研究》文中进行了进一步梳理非球面光学零件具有校正像差、改善像质、扩大视场和增大作用距离的优点,同时还能够减轻系统重量、减小占用空间,因此在现代光学系统中具有广泛的应用。非球面抛光作为大型非球面加工的一个不可或缺的阶段,其加工精度与表面质量直接影响到非球面加工的总体效率。随着光学系统性能要求的不断增长,对非球面光学零件口径、相对口径、加工精度、轻量化程度、加工效率和生产成本等方面都提出了更高的要求。计算机控制应力盘抛光技术是大型非球面镜加工制造的新近发展起来的一项新技术。应力盘能够根据相对镜面位置和旋转角度的变化,能动的改变盘的面形使其成为一个离轴非球面,实时动态的变形以适配大型非球面镜面形。能动应力盘抛光具有平滑中、高频差的趋势,可以很好地控制中、高频差的出现,有效地提高了加工效率,磨制出光滑的表面和良好的边缘效果。计算机控制的应力盘有其优势,但是在制作大型非球面也有一些难点问题有待解决,如应力盘模型的不确定性、高度非线性以及光学加工高性能要求,尤其是深度的离轴非球面性等问题。本论文研究工作的主要任务针对应力盘抛光过程的建模与控制问题,建立准确可靠的抛光盘模型及相应的智能控制策略,使应力盘技术得以完善,提高我国大中型非球面光学零件的加工能力。论文的研究工作包括以下几个部分:①介绍非球面的需求、光学系统中使用非球面的重要性及发展趋势,阐明本论文的研究背景以及国内外非球面制造的相关技术。②分析本文研究对象应力盘加工的基本原理和技术路线,给出应力盘结构特征,提出应力盘面形检测方法。③研究应力盘系统实验输入输出数据的关系,分析各变量间的相关性。为建立测量反应面形变化量与驱动器输出力之间关系的神经网络模型打下了基础。④运用智能控制的理论和方法,结合应力盘控制的特征,提出一种面向多变量系统的模糊神经网络智能控制方案。⑤设计出应力盘智能控制系统,提出基于神经网络的应力盘面形表征模型,能够实时的动态反映应力盘的变形,用于计算机控制应力盘抛光工艺过程。通过微位移传感器阵列检测获得的面形数据来直接训练神经网络模型,建立应力盘驱动力与应力盘面面形变化之间关系的模型,并对所建立模型进行仿真,对各种驱动力仿真应力盘面形变化对比分析。⑥在研究在非球面光学镜面抛光过程中应力盘面形的变化,分析应力盘驱动力和面形之间的关系的基础上,建立基于模糊神经网络的面形控制系统。并通过微位移传感器阵列检测获得形数据来直接训练神经网络模型,并对模型进行对比仿真实验。⑦在已设计出应力盘智能控制系统的基础上,研制出具有良好人-机界面的应力盘智能控制仿真系统平台。⑧总结论文的研究内容,对应力盘抛光非球面控制系统进行展望。
二、自由曲面光学镜误差修正加工中输入控制量的算法(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、自由曲面光学镜误差修正加工中输入控制量的算法(论文提纲范文)
(1)面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 相关技术研究综述 |
1.2.1 航空叶片表面强化的研究现状 |
1.2.2 超声表面强化技术的研究现状 |
1.2.3 机器人自由曲面加工技术的研究现状 |
1.3 关键问题 |
1.4 研究内容 |
2 稀土超磁致伸缩换能器的研制 |
2.1 引言 |
2.2 面向航空叶片表面的机器人超声强化系统 |
2.3 稀土超磁致伸缩换能器的特性分析 |
2.3.1 换能器的整体结构分析 |
2.3.2 稀土超磁致伸缩材料特性分析 |
2.3.3 复合振子的振速比分析 |
2.4 稀土超磁致伸缩换能器的有限元分析 |
2.4.1 复合振子的模态分析 |
2.4.2 换能器的有限元磁场分析 |
2.5 稀土超磁致伸缩换能器的性能测试 |
2.5.1 换能器的电源选配 |
2.5.2 换能器的输出振幅测试 |
2.5.3 换能器的超声表面强化加工测试 |
2.6 本章小结 |
3 基于超声表面强化动力响应的机器人运动规划 |
3.1 引言 |
3.2 TC4 钛合金表面超声强化动力响应模型 |
3.2.1 TC4 钛合金的非线性等向强化与随动硬化本构模型 |
3.2.2 超声表面强化动力冲击响应 |
3.2.3 超声表面强化工具头运动状态仿真分析 |
3.3 面向航空叶片表面超声强化的机器人运动路径规划 |
3.3.1 超声强化工具头加工接触点规划 |
3.3.2 机器人超声强化路径行距规划 |
3.4 超声强化工具头在机器人运动空间中的位姿表达 |
3.4.1 机器人与末端超声强化装置的联合运动学分析 |
3.4.2 基于四元数球面立体插值的工具头姿态轨迹规划 |
3.5 叶片表面的机器人超声强化运动路径规划仿真 |
3.5.1 机器人超声表面强化系统坐标变换 |
3.5.2 机器人超声表面强化运动路径规划仿真 |
3.6 本章小结 |
4 机器人超声表面强化接触力柔顺控制研究 |
4.1 引言 |
4.2 机器人超声表面强化的力/位控制方法 |
4.3 柔顺力控制装置模型参数辨识 |
4.3.1 柔顺力控制装置传递函数模型 |
4.3.2 柔顺力控制装置传递函数模型参数辨识 |
4.4 柔顺力控制装置输出接触力的模糊PID控制 |
4.4.1 接触力的模糊控制 |
4.4.2 接触力的模糊PID控制方法 |
4.4.3 接触力模糊PID控制仿真研究 |
4.5 柔顺力控制装置输出接触力的模糊RBF神经网络PID控制 |
4.5.1 模糊RBF神经网络PID控制原理 |
4.5.2 接触力模糊RBF神经网络PID控制器设计 |
4.5.3 接触力模糊RBF神经网络PID控制仿真研究 |
4.6 本章小结 |
5 航空叶片表面的机器人超声强化实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 柔顺力控制装置软硬件控制平台的实现 |
5.3 接触力柔顺控制算法实验研究 |
5.3.1 接触力柔顺控制算法实验方案 |
5.3.2 接触力阶跃响应实验 |
5.3.3 接触力正弦跟随实验 |
5.4 单条路径下柔顺力控制装置输出力控制算法实验研究 |
5.5 机器人超声表面强化加工参数优化实验研究 |
5.5.1 响应曲面设计法实验方案 |
5.5.2 回归方程模型的建立与分析 |
5.5.3 表面强化质量的响应曲面分析 |
5.6 钛合金航空叶片的机器人超声强化质量评价 |
5.7 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)X射线聚焦镜模具气囊修形去除函数与算法的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题的研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 非球面抛光技术研究现状 |
1.2.2 气囊抛光技术研究现状 |
1.2.3 研究现状总结 |
1.3 本课题主要研究内容 |
第2章 NiP模具气囊修形去除函数研究 |
2.1 引言 |
2.2 气囊去除函数建模 |
2.2.1 接触区域压力分布 |
2.2.2 接触区域速度分布 |
2.2.3 基于Preston假设的去除函数建模 |
2.3 模具面形对去除函数的影响 |
2.3.1 模具面形分析 |
2.3.2 模具曲率对接触区域形状的影响 |
2.3.3 模具曲率对材料去除量的影响 |
2.4 去除函数实验研究 |
2.4.1 实验设备与工艺参数 |
2.4.2 去除函数形状实验 |
2.4.3 下压量对去除函数影响实验 |
2.4.4 去除函数稳定性实验 |
2.5 本章小结 |
第3章 高陡度非球面修形驻留时间算法研究 |
3.1 引言 |
3.2 基于柱面投影的驻留时间迭代算法设计 |
3.2.1 去除函数柱面投影模型 |
3.2.2 驻留时间迭代算法 |
3.2.3 收敛因子λ选择 |
3.3 边缘效应控制 |
3.3.1 边缘效应分析 |
3.3.2 边缘延拓 |
3.3.3 抬气囊法 |
3.4 驻留时间计算仿真 |
3.4.1 模具面形对残余误差收敛速度的影响 |
3.4.2 面形误差形状对残余误差收敛速度的影响 |
3.4.3 去除函数形状对残余误差收敛速度的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 聚焦镜模具面形测量与加工仿真研究 |
4.1 引言 |
4.2 模具面形误差测量 |
4.2.1 面形误差测量原理 |
4.2.2 位姿误差分析 |
4.2.3 测量系统误差分离 |
4.3 加工轨迹分析 |
4.3.1 气囊中心轨迹 |
4.3.2 点位驻留模式加工 |
4.4 气囊修形加工仿真 |
4.4.1 气囊修形加工过程 |
4.4.2 曲率效应分析 |
4.4.3 额外驻留时间影响分析 |
4.4.4 迭代加工仿真 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(3)非球面零件加工轨迹控制及实验方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 国内外非球面零件加工技术及设备现状 |
1.2.1 国外光学零件加工技术与设备 |
1.2.2 国内非球面零件加工技术与设备现状 |
1.3 数控系统轨迹控制方法及发展现状 |
1.4 本文研究内容 |
第2章 光学非球面加工轨迹控制方法分析 |
2.1 光学非球面加工的理论基础 |
2.1.1 高次光学非球面的数学表达式 |
2.1.2 轨迹控制与非球面面形的关系 |
2.2 光学非球面轨迹控制原理 |
2.2.1 切线法轨迹成形加工原理 |
2.2.2 光学非球面加工轨迹控制方法 |
2.3 本章小结 |
第3章 BP神经网络基础及优化设计 |
3.1 BP神经网络 |
3.1.1 BP网络基础原理 |
3.1.2 BP学习算法 |
3.2 BP网络分析及改进 |
3.2.1 BP网络局限性分析 |
3.2.2 BP算法改进方法 |
3.3 BP网络分步赋初值优化设计 |
3.3.1 前层赋初值优化设计 |
3.3.2 输出层赋初值优化设计 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于神经网络的轨迹控制方法设计 |
4.1 神经网络轨迹控制插补模型设计 |
4.1.1 插补模型输入输出参数分析 |
4.1.2 网络样本数据选取 |
4.1.3 网络结构设计 |
4.1.4 网络训练参数设定 |
4.2 神经网络仿真运算及分析 |
4.2.1 BP神经网络仿真过程 |
4.2.2 仿真误差分析 |
4.3 基于BP神经网络的插补控制系统 |
4.3.1 控制系统硬件结构 |
4.3.2 BP控制模型与控制系统结合 |
4.4 本章小结 |
第5章 轨迹控制方法验证及误差分析 |
5.1 非球面加工工艺流程 |
5.2 非球面加工工艺参数分析 |
5.2.1 铣磨工艺参数分析 |
5.2.2 抛光工艺参数分析 |
5.3 试验过程及结果分析 |
5.3.1 试验准备工序 |
5.3.2 试验及检测设备介绍 |
5.3.3 验证试验过程 |
5.3.4 试验结果分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
6.1 工作总结 |
6.1.1 已完成的工作 |
6.1.2 工作中的创新成果 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(4)金刚石线锯切割力的分析与控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 国内外切割技术研究现状 |
1.2.1 硬脆材料切割技术发展状况 |
1.2.2 金刚石线锯切割技术研究状况 |
1.3 金刚石线锯切割技术存在的问题 |
1.4 本课题研究的主要内容 |
2 金刚石线锯切割力的工艺参数影响分析 |
2.1 金刚石线锯切割实验设备 |
2.2 切割力分析 |
2.3 工艺参数对切割力的影响分析 |
2.3.1 工艺参数设定及实验方案 |
2.3.2 切割力结果及分析 |
2.3.3 线锯速度对切割力的影响 |
2.4 基于RSM的法向切割力分析 |
2.4.1 实验设计与结果分析 |
2.4.2 法向切割力响应曲面分析优化 |
2.4.3 法向切割力模型验证 |
2.5 本章小结 |
3 切割力控制系统的辨识 |
3.1 系统辨识的步骤和分类 |
3.2 切割力模型阶次辨识 |
3.3 切割力模型参数辨识 |
3.4 切割力模型辨识的仿真 |
3.5 本章小结 |
4 切割力控制器设计及仿真 |
4.1 自适应控制 |
4.1.1 自适应控制的特点与分类 |
4.1.2 最小方差自校正控制 |
4.2 最小方差自校正控制器设计 |
4.3 控制器的仿真与分析 |
4.4 本章小结 |
5 切割力控制系统搭建及实验分析 |
5.1 切割力控制系统设计 |
5.1.1 控制系统硬件设计 |
5.1.2 控制系统软件设计 |
5.2 切割力控制实验及结果分析 |
5.3 切割力控制实验与常规实验的结果对比 |
5.3.1 切割力控制实验与常规实验的切割力对比 |
5.3.2 切割力控制实验与常规实验的表面质量对比 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间参与项目、发表论文及获奖 |
(5)基于大行程FTS的超精密车削加工关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源、研究背景及意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究意义及背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 自由曲面超精密车削加工技术 |
1.2.2 快刀伺服系统控制方法 |
1.2.3 机床的动态特性 |
1.2.4 自由曲面的三维表面形貌预测 |
1.3 论文的主要研究内容 |
第二章 大行程FTS系统的研制及控制技术研究 |
2.1 FTS系统的设计与分析 |
2.1.1 系统的设计要求分析 |
2.1.2 总体结构设计 |
2.1.3 气浮导轨的有限元仿真分析 |
2.1.4 系统相关零部件的精加工及整机装配 |
2.1.5 系统静态性能测试 |
2.1.6 快刀伺服控制系统 |
2.2 FTS系统加工能力分析 |
2.2.1 系统伺服能力限制 |
2.2.2 系统伺服能力幅频图分析 |
2.3 FTS开环系统辨识 |
2.3.1 FTS系统辨识的步骤与方法 |
2.3.2 FTS系统的开环辨识实验及结果分析 |
2.4 自适应前馈抵消控制算法基本原理 |
2.5 内环控制系统设计 |
2.5.1 PID控制器设计 |
2.5.2 超前-滞后补偿控制器设计 |
2.5.3 内模控制器设计 |
2.5.4 IMC-PID控制器设计 |
2.5.5 内环控制器仿真性能对比分析 |
2.6 AFC控制器设计 |
2.6.1 谐振器相位超前参数的确定 |
2.6.2 谐振器增益的确定 |
2.7 AFC控制系统仿真 |
2.7.1 前馈控制器设计 |
2.7.2 AFC控制系统的仿真 |
2.8 系统闭环性能测试 |
2.8.1 阶跃响应实验 |
2.8.2 位置保持实验 |
2.8.3 正弦轨迹跟踪实验 |
2.9 本章小结 |
第三章 超精密车削加工系统的结构设计及动态特性分析 |
3.1 超精密车削加工系统的设计与实现 |
3.1.1 机床整体布局 |
3.1.2 空气静压导轨 |
3.1.3 空气主轴 |
3.1.4 进给系统 |
3.2 加工控制系统硬件结构设计 |
3.2.1 机床伺服控制系统 |
3.2.2 快刀伺服系统控制方案设计 |
3.3 控制系统硬件调试 |
3.3.1 导轨伺服电机控制 |
3.3.2 空气主轴速度闭环调试 |
3.3.3 FTS系统的控制调试 |
3.4 动态特性分析理论 |
3.4.1 模态分析理论 |
3.4.2 谐响应分析理论 |
3.5 系统动态特性仿真分析模型的建立 |
3.5.1 几何模型简化 |
3.5.2 有限元模型建立 |
3.6 系统模态分析结果 |
3.7 系统的谐响应分析 |
3.8 本章小结 |
第四章 自由曲面加工三维表面形貌仿真研究 |
4.1 自由曲面加工的刀具轨迹规划 |
4.1.1 加工刀具轨迹驱动点的生成 |
4.1.2 刀尖圆弧半径补偿 |
4.2 三维表面微观形貌仿真模型的建立 |
4.2.1 表面微观形貌的影响因素 |
4.2.2 理想条件下表面微观形貌的形成 |
4.2.3 振动模型的建立 |
4.2.4 刀具干涉效应对工件径向截面轮廓的影响 |
4.2.5 三维表面微观形貌的建模分析 |
4.3 三维表面微观形貌仿真预测与粗糙度分析 |
4.3.1 车辆后视镜面形的理论模型 |
4.3.2 相对振动对加工表面形貌的影响 |
4.3.3 相对振动对加工表面粗糙度的影响 |
4.3.4 工艺参数及刀具几何参数对表面粗糙度的影响 |
4.4 表面粗糙度仿真模型验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 快刀伺服系统加工工艺实验研究 |
5.1 FTS系统加工实验平台 |
5.1.1 超精密机床平台 |
5.1.2 FTS系统 |
5.2 平面车削加工实验 |
5.2.1 加工工艺参数 |
5.2.2 加工结果测试及分析 |
5.3 透镜阵列车削加工实验 |
5.3.1 面性特征分析 |
5.3.2 刀具路径设计 |
5.3.3 加工工艺参数选择 |
5.3.4 加工结果测试及分析 |
5.4 车辆后视镜面形车削加工实验 |
5.4.1 面性特征分析 |
5.4.2 刀具路径设计 |
5.4.3 加工工艺参数选择 |
5.4.4 加工结果测试及分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
1发表的学术论文 |
2申请的发明专利 |
(6)光学曲面确定性抛光的面型精度控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题概述 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景和意义 |
1.2 光学曲面制造国内外研究现状 |
1.3 确定性抛光国内外研究现状及关键问题 |
1.3.1 确定性抛光国内外研究现状 |
1.3.2 确定性抛光的若干关键性问题 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 移动抛光的材料去除建模与实验研究 |
2.1 引言 |
2.2 移动抛光的材料去除指数 |
2.2.1 Preston 经验方程 |
2.2.2 移动抛光的材料去除指数 |
2.2.3 移动抛光的材料去除深度 |
2.3 球形抛光工具材料去除廓形的建立 |
2.3.1 球形抛光工具接触区域建模 |
2.3.2 球形工具抛光姿态描述 |
2.3.3 抛光区域线速度分布建模 |
2.3.4 球形工具头材料去除廓形建模 |
2.4 球形工具头材料去除模型实验验证 |
2.4.1 抛光实验条件 |
2.4.2 Preston 系数的实验确定 |
2.4.3 实验验证与讨论 |
2.5 盘形抛光工具材料去除廓形的建立 |
2.5.1 盘形工具的接触压强建模 |
2.5.2 盘形工具接触区域线速度分布 |
2.5.3 盘形工具材料去除廓形 |
2.6 盘形抛光工具材料去除实验验证及规律研究 |
2.6.1 实验一:沿直线抛光 |
2.6.2 实验二:沿曲线抛光 |
2.6.3 盘形工具抛光工艺参数优化 |
2.7 本章小结 |
第3章 复杂轨迹抛光的材料去除廓形建模 |
3.1 引言 |
3.2 轨迹过渡区域材料去除建模 |
3.2.2 情况二: R ≥Rp≥Rsin(θ1/2) |
R'>3.2.3 情况三:Rp>R |
3.3 轨迹过渡区域抛光试验、仿真与讨论 |
3.3.1 实验条件 |
3.3.2 实验结果与讨论 |
3.4 螺旋线轨迹抛光材料去除建模 |
3.4.1 双转子抛光和进动抛光 |
3.4.2 双转子抛光的螺旋线轨迹描述 |
3.4.3 螺旋线轨迹的材料去除率函数 |
3.4.4 螺旋线轨迹材料去除廓形建模 |
3.4.5 螺旋线轨迹材料去除廓形计算 |
3.5 螺旋线轨迹抛光仿真与讨论 |
3.5.1 偏心率、转速比和进给速度的影响 |
3.5.2 抛光轨迹曲率半径的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 自由磨粒抛光的材料去除机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 抛光垫的表面高度特征及接触建模 |
4.2.1 柔性抛光垫表面的高度特征建模 |
4.2.2 抛光垫与工件表面的接触建模 |
4.3 单个磨粒的材料去除建模 |
4.3.1 磨粒压入工件表面深度 |
4.3.2 单个磨粒材料去除体积 |
4.4 参与材料去除的有效磨粒数 |
4.4.1 自由磨粒分布的面密度 |
4.4.2 有效磨粒数建模 |
4.5 单位轨迹长度材料去除深度 |
4.6 自由磨粒抛光材料去除廓形建模 |
4.7 自由磨粒抛光材料去除实验验证及讨论 |
4.7.1 实验条件 |
4.7.2 实验结果及讨论 |
4.8 本章小结 |
第5章 确定性抛光的力控制及其实现方式 |
5.1 引言 |
5.2 确定性抛光工具系统开发 |
5.2.1 抛光工具系统的硬件系统开发 |
5.2.2 抛光工具系统的控制软件开发 |
5.3 抛光力控制系统建模 |
5.3.1 伺服阀流量方程 |
5.3.2 连接气管模型 |
5.3.3 气缸质量流量连续性方程 |
5.3.4 系统总模型 |
5.4 抛光力控制系统模型参数辨识 |
5.4.1 频率响应与截止频率测定 |
5.4.2 基于 PRBS 信号的系统模型辨识 |
5.5 抛光力控制器设计及控制实验 |
5.5.1 PID 控制器设计及控制实验 |
5.5.2 积分滑模控制器设计及控制实验 |
5.6 本章小结 |
第6章 确定性抛光的面型精度控制策略研究 |
6.1 引言 |
6.2 确定性抛光的局部材料去除 |
6.2.1 局部坐标系定义 |
6.2.2 局部材料去除廓形建模 |
6.2.3 局部材料去除实验验证 |
6.3 确定性抛光的整体材料去除 |
6.3.1 整体材料去除的二维廓形 |
6.3.2 整体材料去除的三维廓形 |
6.4 面型精度控制策略 |
6.5 面型误差补偿的仿真与分析 |
6.5.1 非对称椭球面面型误差补偿仿真 |
6.5.2 残余误差分析 |
6.6 平面零件抛光实验 |
6.6.1 实验条件及方案 |
6.6.2 实验过程、结果及讨论 |
6.7 球面零件的均匀抛光实验 |
6.8 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 主要创新性工作 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(7)磁流变光整加工技术研究进展(论文提纲范文)
0 引言 |
1 磁流变光整加工机理 |
1.1 磁流变光整加工原理 |
1.2 磁流变液流变特性 |
1.3 磁流变液粒子作用 |
1.4 磁场磁路设计分析 |
2 磁流变光整加工机床与设备 |
2.1 QED光整加工机 |
2.2 国内磁流变抛光设备 |
3 磁流变光整加工工艺试验 |
3.1 试验研究 |
3.2 组合加工 |
4 磁流变加工算法与模型的研究 |
4.1 误差修正方法 |
4.2 驻留时间算法 |
4.3 去除模型与软件 |
5 磁流变流体开发技术 |
5.1 磁流变液体配置 |
5.2 磁流变液体性能分析 |
5.3 磁流变液体工业应用 |
6 磁流变光整加工技术关键问题 |
7 展望 |
(8)基于双映射和人工神经网络的数据点云直接加工的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题概述 |
1.2 逆向工程的研究现状 |
1.3 数控加工中刀具路径规划技术 |
1.4 人工神经网络技术 |
1.5 本文研究思路、主要工作及创新 |
2 自由曲面物体的曲率连续自适应测量规划 |
2.1 零件的数字化和测量路径规划 |
2.2 曲率连续自适应测量的理论依据 |
2.3 曲率连续自适应预测法的实现 |
2.4 小结 |
3 基于人工神经网络的测量数据对齐 |
3.1 人工神经网络及其应用 |
3.2 人工神经网络对多次测量数据的对齐与统一 |
3.3 小结 |
4 基于双映射的散乱点云拓扑结构建立 |
4.1 散乱数据点云预处理 |
4.2 散乱数据点云切片技术 |
4.3 切片点云数据存储结构 |
4.4 截面轮廓数据的双映射排序 |
4.5 散乱点云三角化拓扑结构重建 |
4.6 小结 |
5 数控加工的全干涉检查 |
5.1 数控加工中的干涉检查 |
5.2 数控加工的全干涉检查模型 |
5.3 球头刀数控加工的全干涉检查 |
5.4 平底刀数控加工的全干涉检查 |
5.5 圆环刀数控加工的全干涉检查 |
5.6 数控加工全干涉检查的结果比较及实际意义 |
5.7 小结 |
6 无干涉刀具加工路径的安排 |
6.1 刀具加工路径安排的研究现状 |
6.2 刀具加工路径生成方式 |
6.3 无干涉刀具路径安排 |
6.4 小结 |
7 基于双映射和人工神经网络的数据点云直接加工原型系统 |
7.1 引言 |
7.2 数据点云直接加工原型系统开发方法和主要模块 |
7.3 数据点云直接加工原型系统操作说明与应用实例 |
7.4 小结 |
8 总结与展望 |
8.1 全文总结 |
8.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间发表论文 |
(9)基于刀具摆动进给的非球曲面超精密车削方法及系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题的背景和意义 |
1.2 国内外非球曲面超精密加工技术研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 国内外超精密机床研究现状 |
1.3.1 国外超精密机床研究现状 |
1.3.2 国内超精密机床研究现状 |
1.4 超精密机床常用微进给机构 |
1.5 超精密机床数控系统的发展概况 |
1.6 国内大型非球曲面超精密加工中存在的问题 |
1.7 本论文主要研究内容 |
第2章 非球曲面超精密车削新方法及其误差分析研究 |
2.1 引言 |
2.2 非球曲面超精密车削加工新方法 |
2.2.1 非球曲面切削加工原理及其优点 |
2.2.2 基圆球面的加工原理 |
2.2.3 径向非球面度的加工原理 |
2.3 超精密机床空间几何误差建模 |
2.3.1 超精密机床的拓扑结构 |
2.3.2 超精密机床运动误差分析 |
2.3.3 超精密机床运动误差模型的建立 |
2.4 超精密机床的主要误差因素分析 |
2.4.1 对刀误差的影响 |
2.4.2 两轴不平行误差的影响 |
2.4.3 摆轴摆动中心定位误差的影响 |
2.4.4 微进给机构倾角误差的影响 |
2.4.5 刀尖轨迹曲率半径变化的影响 |
2.5 本章小结 |
第3章 新型微进给机构的设计与实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 微进给机构结构设计与理论仿真分析 |
3.2.1 微进给机构的结构设计 |
3.2.2 数学模型的建立 |
3.2.3 有限元仿真分析 |
3.3 微进给机构的开环特性分析 |
3.3.1 压电陶瓷的迟滞及蠕变特性 |
3.3.2 静态刚度 |
3.3.3 固有频率 |
3.3.4 运动分辨率 |
3.4 微进给机构误差补偿控制方法研究 |
3.4.1 压电陶瓷常用控制方式 |
3.4.2 微进给机构迟滞和蠕变特性建模 |
3.4.3 开环补偿控制实验 |
3.4.4 PID闭环反馈控制 |
3.5 本章小结 |
第4章 摆动进给非球曲面超精密车床设计及控制系统研究 |
4.1 引言 |
4.2 摆动进给非球曲面超精密车床总体结构 |
4.2.1 机床运动分析 |
4.2.2 超精密机床总体结构设计 |
4.2.3 摆动进给超精密机床主要特点 |
4.3 非球曲面加工中的刀具轨迹规划控制 |
4.3.1 非球曲面最接近比较球面的确定 |
4.3.2 非球曲面径向非球面度的计算方法 |
4.3.3 基于PVT模式的金刚石刀具轨迹控制 |
4.4 机床控制系统总体方案设计 |
4.4.1 控制对象及控制要求分析 |
4.4.2 主要控制方案及控制原理 |
4.4.3 数控装置的选择 |
4.4.4 机床控制系统组成 |
4.4.5 数控软件方案设计 |
4.5 本章小结 |
第5章 非球曲面超精密加工误差补偿及工艺实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于软件补偿的非球曲面补偿加工方法 |
5.2.1 静态的空间几何误差补偿 |
5.2.2 工件残余面形误差的直接补偿 |
5.3 工艺实验与结果分析 |
5.3.1 非球曲面加工工艺流程 |
5.3.2 空间几何误差补偿加工实验 |
5.3.3 工件残余面形误差直接补偿加工实验 |
5.4 任意轴对称非球曲面的加工方法 |
5.5 球面上复杂微结构超精密车削方法探讨 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(10)大型非球面镜抛光过程智能控制策略研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 选题背景及意义 |
1.3 大口径非球面光学元件的特点 |
1.3.1 非球面的定义 |
1.3.2 非球面度 |
1.4 大口径非球面光学元件抛光加工发展现状 |
1.4.1 CCOS 技术 |
1.4.2 计算机控制应力盘抛光技术 |
1.4.3 离子束抛光技术(ion-beam polishing) |
1.4.4 磁流变抛光技术(MRF) |
1.5 本课题的研究主要内容 |
2 应力盘抛光技术的基本原理及面形的控制和检测方法 |
2.1 应力盘抛光理论 |
2.1.1 应力盘抛光工作的原理 |
2.1.2 应力盘变形数学模型(二次抛物面的非球面) |
2.1.3 应力盘工作模型 |
2.2 应力盘的结构 |
2.3 应力盘的机、电设计 |
2.4 应力盘面形的技术路线及检测系统 |
2.5 应力盘抛光的技术路线 |
2.6 本章小结 |
3 应力盘面形数据相关性分析 |
3.1 面形特征 |
3.2 应力盘面形数据的分布特征分析 |
3.3 能动磨盘面形变化与驱动力之间的相关性分析 |
3.4 本章小结 |
4 应力盘抛光过程控制方案 |
4.1 智能控制技术 |
4.2 模糊控制系统 |
4.2.1 模糊控制原理 |
4.2.2 模糊控制的特点 |
4.3 人工神经网络技术 |
4.3.1 人工神经网络概述 |
4.3.2 神经网络控制 |
4.3.3 神经网络控制的特点 |
4.4 模糊系统和RBF 神经网络的等价性 |
4.4.1 RBF 神经网络 |
4.4.2 模糊推理系统 |
4.4.3 等价性 |
4.5 本章小结 |
5 应力盘智能控制系统设计与仿真 |
5.1 模糊神经网络控制系统设计 |
5.1.1 系统结构 |
5.1.2 模糊RBF 神经网络推理过程 |
5.2 基于模糊RBF 网络的应力盘面形表征模型 |
5.2.1 辨识器结构 |
5.2.2 仿真实验分析 |
5.3 神经-模糊(Neural-Fuzzy)应力盘预测模型的可靠性评估方法 |
5.4 基于模糊RBF 神经网络应力盘智能控制器 |
5.4.1 模糊神经网络智能控制器的结构 |
5.4.2 模糊神经网络智能控制器的算法及实现 |
5.4.3 模糊RBF 智能控制器仿真实验分析 |
5.5 本章小结 |
6 大型非球面镜抛光过程控制系统仿真软件开发 |
6.1 引言 |
6.2 功能 |
6.3 本章小结 |
7 总结展望 |
7.1 论文完成的主要工作和创新点 |
7.1.1 完成的主要工作 |
7.1.2 本文创新点 |
7.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
四、自由曲面光学镜误差修正加工中输入控制量的算法(论文参考文献)
- [1]面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究[D]. 房善想. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]X射线聚焦镜模具气囊修形去除函数与算法的研究[D]. 王伟. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [3]非球面零件加工轨迹控制及实验方法研究[D]. 朱振涛. 长春理工大学, 2019(01)
- [4]金刚石线锯切割力的分析与控制研究[D]. 麻磊. 西安理工大学, 2017
- [5]基于大行程FTS的超精密车削加工关键技术研究[D]. 田富竟. 国防科学技术大学, 2016(01)
- [6]光学曲面确定性抛光的面型精度控制研究[D]. 樊成. 吉林大学, 2014(09)
- [7]磁流变光整加工技术研究进展[J]. 陈逢军,尹韶辉,余剑武,徐志强. 中国机械工程, 2011(19)
- [8]基于双映射和人工神经网络的数据点云直接加工的研究[D]. 何雪明. 华中科技大学, 2010(07)
- [9]基于刀具摆动进给的非球曲面超精密车削方法及系统研究[D]. 李国. 哈尔滨工业大学, 2010(05)
- [10]大型非球面镜抛光过程智能控制策略研究[D]. 冯永涛. 重庆大学, 2010(03)