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超强激光科学卓越创新简报

(第四百四十九期)

2023年11月28日

上海光机所在机器人抛光工艺研究中取得新进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部在小磨头抛光工艺研究中取得新进展。研究首次提出数学模型补偿机器人抛光定位误差问题的方式，并取得了较好的误差补偿结果。相关研究成果以“Plug-and-play positioning error compensation model for ripple suppressing in industrial robot polishing”为题发表在Applied Optics上。

基于工业机器人的抛光设备具有低成本、高自由度和高动态性能等优势，在光学制造领域有着广泛的应用。然而，工业机器人较大的定位误差会导致表面波纹，严重制约系统性能，而目前只能通过每次加工前的测量来低效补偿这一误差。

针对这一问题，研究人员发现了定位误差的周期相位演化规律，并建立了双正弦函数补偿模型。在自主研发的机器人抛光平台上，结果表明，补偿后整个工作区的 Z 轴误差可降为±0.06mm，达到机器人重复定位误差水平；测量误差与建模误差的 Spearman 相关系数均在 0.88 以上。在实际抛光实验中，无论是图形抛光还是均匀抛光，在不同条件下，所提出的模型都能显著抑制定位误差带来的波纹误差。此外，功率谱密度（PSD）分析表明，相应的频率误差也得到了显著抑制。相关研究成果为机器人抛光机提供了一种高效的即插即用补偿模式，为进一步提高机器人加工精度和效率提供了新的可能性。

相关工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、上海市启明星扬帆计划等基金的支持。

原文链接

Fig.1. (a1)-(a5) 五个高度面的误差信息; (b1)-(b5) 误差信息的二维傅立叶变换。

Fig. 2. (a)均匀抛光过程; (b1) 第一个均匀抛光表面减去初始表面; (b2) 第二个均匀抛光表面减去第一个均匀抛光表面; (c) 两次减法后的功率谱密度。

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