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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， 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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