基于机器人系统的3M技术研究

介绍了机器人系统在3M技术中的应用,并详细介绍了机器人系统的关键技术:机器人标定技术、机器视觉技术和离线编程技术。经过标定后机器人系统绝对精度大幅度提高,可满足机器人"手持"测量工具进行测量的需要,同时通过机器人模型和运动学方程,将测量数据建模,生成统一世界坐标系下的加工路径,将生成的加工路径通过离线编程技术转化成机器人系统的运动指令,控制机器人进行加工,因此机器人系统在测量、建模和加工过程中发挥了非常重要的作用。同时介绍了一种机器人系统在3M技术中的典型应用,并开发了智能测量、建模及加工机器人一体化系统,该系统集成了透明件测量、自由曲面建模、机器人离线加工等先进技术,满足了用户需求,已经成功应用于透明件研磨抛光领域。     

模具自由曲面路径规划技术的研究

随着制造业的迅速发展,用户对模具曲面的加工也提出了越来越高的要求。短周期、高精度、低成本,已成为满足大众的趋势。因此,复杂曲面的多轴加工和加工过程的优化在模具曲面加工技术中越来越重要。综述了模具自由曲面数控加工技术中的关建技术,分析了传统的数控加工技术的不足,最后探讨了自由曲面加工的发展趋势。     

关于自由曲面重建的一种新方法

现有自由曲面的重建与仿形制造是反求工程中的关键技术之一。本文根据模糊推理技术，提出了一种自由曲面的建模方法，并对其数控加工的插补算法进行了研究。该方法为解决自由曲面的仿形加工提供了一种新的途径。     

基于圆弧逼近的笔式加工区域快速搜索算法

针对传统自由曲面笔式加工过程计算量大、加工效率低等问题,提出了一种圆弧逼近自由曲面的笔式加工区域搜索算法.首先利用改进的四叉树算法将自由曲面进行面片分割;然后利用圆弧逼近曲面近似计算曲率半径,快速搜索出曲面局部干涉的大体位置,减少了计算量,提高了搜索效率;最后通过二叉树法精确搜索笔式加工区域的边界点,形成笔式加工区域....     

一种自主研磨机器人搜索未知自由曲面模型技术研究

为解决正交双目立体视觉自主研磨机器人对未知自由曲面的加工问题,结合全区域搜索技术、待加工轮廓的选择算法和曲面边界识别方法,提出一种适用于未知曲面加工的自主搜索方法,实现了研磨机器人对非结构化环境中未知曲面的目标搜索任务.研磨机器人利用线激光和视觉传感器来感知未知待加工曲面,采用光轴正交的两个相机同时采集研磨曲面轮廓的图像,并利用模糊逻辑方法进行局部路径规划,在此基础上通过全区域搜索技术实现对未知待加工区域的遍历.同时采用图像处理技术,即动态边界识别方法辨识目标并确定其位置.该未知待加工曲面自主搜索方法可以从曲面任意位置开始加工,算法对于非结构化自由曲面具有良好的适应性.实验结果验证了算法的可行性.     

面向STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法智能决策

为提升复杂零件工艺规划的集成化和智能化,提出一种基于混合算法面向STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法智能决策方法.首先,构建了面向STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法决策BP神经网络模型.然后,基于自适应视野策略、自适应步长策略和混沌算法给出了改进的人工鱼群算法,并与BP神经网络相融合设计了用于STEP-NC自由曲面特征加工操作方法决策的混合算法.并利用归一化的零件加工信息实现了STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法高效智能决策.最后,通过实例验证了该方法的有效性和可行性.     

机器人曲面磨削轨迹的曲率自适应规划算法研究

机器人在曲面类零件加工中应用日趋广泛,针对自由曲面轨迹规划困难、工件表面粗糙度均匀性难以控制等问题,提出一种能适应曲面曲率变化的机器人曲面磨削轨迹规划方法.基于赫兹理论分析机器人磨具与工件表面的接触应力变化,通过求解材料去除模型计算出曲率影响下的相邻磨削轨迹行距,得到了曲率自适应的磨削轨迹;然后通过恒等弦高误差算法求解...     

Loop细分曲面数控加工刀具轨迹的生成

细分曲面可以方便地表示任意拓扑结构的光滑曲面 ,正逐渐成为自由曲面造型的有力工具 ;细分曲面的加工是其工业应用的基础。给出一个用于 L oop细分曲面数控加工的无干涉刀具轨迹生成的实用算法 :首先在不考虑干涉的情况下 ,由 L oop细分曲面的初始控制网格直接计算生成刀触数据 ;然后通过对刀具干涉条件的分析 ,确定干涉区域 ,去除产生干涉的刀触点 ;最后将刀触数据转换为无干涉的刀位数据。该算法提供了对基于细分曲面表示的实际零件进行曲面加工的理论基础     

基于细分思想的自由造型技术在CACD中的应用

设计一个快速的交互式工具支持概念设计,将细分曲面及自由变形技术应用到计算机辅助概念设计(CACD)中;在t-FFD算法基础上,提出了基于细分曲面的自由变形算法思想,将两者相融合,克服了t-FFD算法为获得光滑变形采用的距离加权融合方法的不足,使变形空间更光滑,变形更快速.应用该算法开发的CACD系统可提供用户一个方便快捷的设计工具,提高设计效率,优化变形效果.     

基于细分思想的自由造型技术在CACD中的应用

设计一个快速的交互式工具支持概念设计,将细分曲面及自由变形技术应用到计算机辅助概念设计(CACD)中;在t-FFD算法基础上,提出了基于细分曲面的自由变形算法思想,将两者相融合,克服了t-FFD算法为获得光滑变形采用的距离加权融合方法的不足,使变形空间更光滑,变形更快速.应用该算法开发的CACD系统可提供用户一个方便快捷的设计工具,提高设计效率,优化变形效果.     

具有公自转运动形式的可更新磁流变抛光工具

在光学自由曲面的成形抛光加工当中,加工去除的稳定性对工件加工质量具有重要的影响,而抛光液的更新是保证去除稳定的关键。该文提出了一种具有公自转运动形式的可更新磁流变抛光工具,能够完成磁流变抛光液内部磁链的重组更新,使得加工去除稳定。针对此抛光工具,使用刚体润滑理论获得理论去除轮廓,通过实验获得其在单自转状态下的去除轮廓,与理论分析吻合。峰值去除量时间的实验表明,该抛光头的去除效果受时间的影响很小,抛光去除稳定。     

非球面件数控研抛力、研抛工具位置和姿态解耦技术

为解决非球面自动研抛系统中普遍存在的研抛力-研抛工具的位置-研抛工具的姿态(以下简称力-位-姿)相互耦合问题,提出一种基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的非球面数控研抛力-位-姿解耦技术。基于Hertz接触理论和摩擦学原理,分析研抛过程中的力-位-姿耦合机理,建立了耦合模型。阐述基于MRT的数控研抛力-位-姿解耦原理,开发相应的实验研究系统,建立系统研抛力模型。规划了研抛工具的路径。试验得到0.025 μm粗糙度的镜面表面。试验表明该技术能独立、主动、实时地控制研抛过程中的研抛力、研抛工具的位置和姿态。     

磁流变抛光头形状对加工表面粗糙度的影响

设计了4种不同形状的抛光头,并使用自制的磁流变抛光液体在三轴数控铣床上对K9平面玻璃进行了磁流变抛光工艺试验.分析了在不同的磁场强度、磁极转速,加工间隙等多种情况下抛光头形状对加工表面粗糙度的影响.试验结果表明:槽型平面抛光头的抛光效果最好;同等条件下,在抛光头上开槽能有效地提高加工效率和加工质量.     

高速钢刀具的电解抛光初探

初步研究了高速钢刀具的电解抛光．探讨了抛光时间、电流密度、电解液温度对抛光质量的影响。提出了一条提高高速钢刀具使用性能的新途径。     

Surface roughness and removal rate in magnetorheological finishing of a subsurface damage free surface

Based on computer-controlled optical surfacing, a new technique called magnetorheological finishing (MRF), is presented. The new technique combines the features of conventional loose abrasive machining with a wheel shaped polishing tool. The tool incorporates a host of features and has unprecedented fabricating versatility. The pre-polishing and fine polishing processes can be performed only by adjusting different parameters. The material removal function is studied theoretically and the results of simulation present a Gaussian distribution feature. Based on the established theoretical model, material removal rate experiments involving a parabolic mirror are designed and carried out to determine the effect of controllable parameters on size of the gap between the workpiece and the polishing wheel, rotating speed of the polishing wheel, concentration of volume fraction of non-magnetic particles and polishing time. Further experiments are carried out on the surface microstructure of the workpiece, the final surface roughness with an initial value of 10.98 nm reaches 1.22 nm root mean square (RMS) after 20 min of polishing. The subsurface damage experiment and the atomic force microscopy (AFM) measurement on the polished surface can also verify the feasibility of the MRF technique.     

Surface roughness and removal rate in magnetorheological finishing of a subsurface damage free surface

Asphericalopticalcomponentsareimportantin modernopticalsystems[1].Thereexistmanytypesof aspheres.Thecommonlyusedonesincludeparabola,ellipsoid,etc.[2]Recently,increasingrequirements forasphericalopticalcomponents(e.g.forlithogra phy)togetherwithgrowingfieldsoftheirapplication(e.g.conformalandfreeformoptics)resultina strongneedforopticalfinishingmethodsthatcanbe appliedlocallytopolishcomplexshapedaspheresin brittlematerials(e.g.glass)[3].However,making high precisionaspheresisstillprimarilyanard…     

模具曲面机器人抛光工艺过程的建模与仿真

在PUMA－562型机器人上开发了具曲面自动光实验系统,分析了三维模具曲面抛光过程中影响抛光效果的主要工艺参数,提出以等效半径来表征抛光工具与模具曲面的空间相对位置,并利用多元线性回归和正交实验的方法建立了模具曲面抛光工艺过程的模型,仿真和实验结果表明该模型综合反映了抛光工艺参数对抛光效果的影响规律,为模具曲面智能抛光系统的开发奠定了基础。     

磁性复合流体的深孔抛光工艺试验研究

针对深孔零件光整加工技术的难题,提出了基于针式抛光头的磁性复合流体（MCF）深孔抛光的加工方法。首先利用COMSOL Multiphysics有限元软件建立不同的永磁铁磁场组合模型,根据仿真结果设计磁场分布均匀且强度较强的针式抛光头;再建立MCF深孔抛光的磁流场耦合模型,分析MCF的流动特性;以黄铜H62的深孔零件为加工对象,进行磁性复合流体的深孔抛光工艺试验研究。仿真结果与试验结果吻合,结果表明,当针式抛光头采用纵向单列磁芯结构,转速为800 r/min,抛光间隙为3 mm,羟基铁粉粒径为48 μm时,表面粗糙度为0.13 μm,材料去除率为0.025 mg/min,从而获得了最理想的MCF深孔抛光效果。     

Viscosity behavior of magnetic suspensions in fluid-assisted finishing

Magnetic fluid-assisted finishing has been verified both theoretically and experimentally as an effective fabrication technology for optical mirrors and lenses. The purpose of this paper is to introduce a novel design of polishing tool and demonstrate the possible applications of this technology. The work includes studying the viscosity of the magnetic suspensions of micrometer-sized Carbonyl iron particles under the influence of a magnetic field. Both the cases of magnetizable suspension with and without abrasive cerium oxide particles are studied for their ensuing polishing effectiveness. Determination of material removal function is conducted using a Wyko Nat1100 interferometer. Experiments to reduce surface roughness with the proposed tool are also performed using a K9 mirror as the work-piece. Results show that the surface accuracy is improved over three times to less than 0.5 nm after two cycles of polishing.     

Viscosity behavior of magnetic suspensions in fluid-assisted finishing

Magnetic fluid-assisted finishing has been verified both theoretically and experimentally as an effective fabrication technology for optical mirrors and lenses. The purpose of this paper is to introduce a novel design of polishing tool and demonstrate the possible applications of this technology. The work includes studying the viscosity of the magnetic suspensions of micrometer-sized Carbonyl iron particles under the influence of a magnetic field. Both the cases of magnetizable suspension with and without abrasive cerium oxide particles are studied for their ensuing polishing effectiveness. Determination of material removal function is conducted using a Wyko Nat1100 interferometer. Experiments to reduce surface roughness with the proposed tool are also performed using a K9 mirror as the work-piece. Results show that the surface accuracy is improved over three times to less than 0.5 nm after two cycles of polishing.