近日，中科院上海光機所高功率激光元件技術與工程部在小磨頭拋光工藝研究中取得新進展。研究首次提出數(shù)學模型補償機器人拋光定位誤差問題的方式，并取得了較好的誤差補償結果。相關研究成果以“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)機器人拋光機具有低成本、高自由度和高動態(tài)性能等優(yōu)勢，在光學制造領域有著廣泛的應用。然而，工業(yè)機器人較大的定位誤差會導致表面波紋，嚴重制約系統(tǒng)性能，而目前只能通過每次加工前的測量來低效補償這一誤差。

針對這一問題，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)補償模型。在自主研發(fā)的機器人拋光平臺上，結果表明，補償后整個工作區(qū)的 Z 軸誤差可降為±0.06mm，達到機器人重復定位誤差水平；測量誤差與建模誤差的 Spearman 相關系數(shù)均在 0.88 以上。在實際拋光實驗中，無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的波紋誤差。此外，功率譜密度（PSD）分析表明，相應的頻率誤差也得到了顯著抑制。相關研究成果為機器人拋光機提供了一種高效的即插即用補償模式，為進一步提高機器人加工精度和效率提供了新的可能性。

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

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

相關工作得到了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、上海市啟明星揚帆計劃等基金的支持。

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