【摘 要】
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某巨型装置的建设过程中,需要在激光束组的光路中安装大量光学模块。光学模块具有造价昂贵、尺寸大和重量较重等特点,由于洁净厢内装校空间狭小且视野较差,光学模块在进入洁净厢的过程中容易发生碰撞、卡阻甚至是模块损坏的情况,严重影响了光学模块的装校质量和效率。针对这一问题,本文将轴孔装配理论应用于光学模块的装校中,提出了一种基于六维力传感器的柔顺装校方法,该方法可以实现光学模块在不可视状态下的柔顺装校。本文
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某巨型装置的建设过程中,需要在激光束组的光路中安装大量光学模块。光学模块具有造价昂贵、尺寸大和重量较重等特点,由于洁净厢内装校空间狭小且视野较差,光学模块在进入洁净厢的过程中容易发生碰撞、卡阻甚至是模块损坏的情况,严重影响了光学模块的装校质量和效率。针对这一问题,本文将轴孔装配理论应用于光学模块的装校中,提出了一种基于六维力传感器的柔顺装校方法,该方法可以实现光学模块在不可视状态下的柔顺装校。本文的主要工作如下:首先,分析了光学模块的装校流程及功能需求,在此基础上提出了一种基于力传感器的柔顺装校方案,设计了六自由度装校平台机构,运用解析法对其进行了运动学分析,并在Adams中验证了运动学模型的正确性。随后用数值积分法求解了平面调整单元的工作空间,结果表明平面调整单元满足装校需求。其次,提出了利用六维力传感器测量光学模块受力的方案,并对六维力传感器测量的力和力矩值进行了重力补偿,推导了光学模块所受接触力与六维力传感器测量值之间的关系,建立了光学模块的装校力学模型。然后,参考圆形轴孔的装配过程,分析了光学模块进入洁净厢的过程,将其分为接近阶段、孔外接触阶段、倒角面接触阶段以及孔内接触阶段四个阶段。归纳分类了可能出现的接触情况,对每个阶段的不同接触情况进行了受力分析,建立了光学模块位姿与接触力测量值之间的关系,并在此基础上提出了位姿识别策略。最后,制定了光学模块装校过程中的位姿调整策略,求解了不同接触状态下的位姿调整量。为避免光学模块与洁净厢的接触力过大,提出了基于位置的阻抗控制策略,并分析了阻抗参数对于控制性能的影响规律。在Adams软件中建立了装校模型,确定了仿真参数的设置原则,对不同接触状态的力学模型及位姿调整策略进行了仿真,结果验证了力学模型和位姿调整策略的正确性。
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