本發(fā)明涉及光學(xué)鏡片加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法。還涉及一種基于該主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法的主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在光學(xué)鏡片加工中，一般通過加工中心主軸驅(qū)動磨頭對光學(xué)鏡片的表面進(jìn)行加工，磨頭對鏡片材料的去除分布及加工速率常用數(shù)學(xué)函數(shù)模型定量描述，該數(shù)學(xué)模型被稱為去除函數(shù)。去除函數(shù)的理論模型一般基于preston線性假設(shè)。待加工光學(xué)鏡片的表面誤差分布被稱為面形誤差。光學(xué)鏡片加工的過程實(shí)際就是利用去除函數(shù)對面形誤差進(jìn)行卷積的過程，通過反卷積的求解可以得到駐留時間，即磨頭在工件表面每點(diǎn)加工的停留時間。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，上述過程可以通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)稱為ccos(英文全稱為computercontrolleropticalsurfacing)技術(shù)，現(xiàn)代光學(xué)加工普遍采用ccos技術(shù)。磨頭的運(yùn)動形式不同，其得到的去除函數(shù)也不同。目前常用的一種去除函數(shù)為高斯型的去除函數(shù)，其在光學(xué)加工中具有較好的面形收斂效果。為了獲得高斯型去除函數(shù)，主軸驅(qū)動磨頭進(jìn)行平轉(zhuǎn)動運(yùn)動實(shí)現(xiàn)了該型去除函數(shù)，即主軸為拐軸，拐軸的兩端分別與驅(qū)動裝置和磨頭連接，主軸的轉(zhuǎn)動軸線與磨頭的中心軸線之間存在徑向偏移，從而通過主軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)磨頭的平轉(zhuǎn)動。

現(xiàn)有高斯型去除函數(shù)在解決待加工工件邊緣處的收斂問題時，面臨邊緣效應(yīng)：一方面，當(dāng)磨頭中心過于接近工件邊緣(伸出率高)時，會引起邊緣處壓力集中，導(dǎo)致去除函數(shù)分布發(fā)生變化而影響去除精度，甚至造成磨頭傾覆；反之，如果磨頭伸出率低，去除函數(shù)峰值在工件內(nèi)側(cè)，造成工件邊緣的材料去除量明顯偏低，產(chǎn)生翹邊。比如，當(dāng)磨頭運(yùn)動到光學(xué)鏡片邊緣時，去除函數(shù)的峰值卻無法到達(dá)鏡片邊緣，此時磨頭中心距鏡片邊緣100mm，因此無論如何運(yùn)算或控制駐留時間，考慮到鏡片邊緣磨頭平轉(zhuǎn)動存在偏心，則在90mm范圍內(nèi)總會出現(xiàn)由于去除峰值無法到達(dá)邊緣而產(chǎn)生的翹邊，這便是邊緣效應(yīng)產(chǎn)生“翹邊”的原因；而當(dāng)磨盤伸出鏡片邊緣尺寸增加，從而使峰值去除向鏡片邊緣移動時，翹邊的區(qū)域?qū)挾入m然會縮窄，但翹邊問題依然存在，而且隨著磨盤伸出鏡片邊緣尺寸增加，受力變化而導(dǎo)致的去除函數(shù)突變會導(dǎo)致去除量局部突增的風(fēng)險(xiǎn)增加，便產(chǎn)生了急“塌邊”問題。因此，不能為了消除翹邊而過多地增加磨頭伸出鏡片邊緣的尺寸。這就造成了光學(xué)鏡片的邊緣無法完全卷積。

為了解決高斯型去除函數(shù)在邊緣處無法完全卷積的問題，最近公開了的一種h-z尖刀去除函數(shù)，該去除函數(shù)通過兩種運(yùn)動合成來實(shí)現(xiàn)，即通過磨頭的平轉(zhuǎn)動和自轉(zhuǎn)運(yùn)動合成實(shí)現(xiàn)，在保持平轉(zhuǎn)動高斯型去除函數(shù)優(yōu)異的體積去除率等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，使去除函數(shù)的峰值去除率向去除函數(shù)邊緣移動，這樣，即使磨頭不必過多伸出光學(xué)鏡片邊緣也能使去除率峰值達(dá)到光學(xué)鏡片的外邊緣，從而在避免塌邊的同時解決了翹邊的問題，從算法上實(shí)現(xiàn)了光學(xué)鏡片邊緣處的類完全卷積收斂，實(shí)現(xiàn)了邊緣效應(yīng)的抑制，提高了磨頭在工件邊緣的材料去除效率。具體的h-z尖刀去除函數(shù)可參見論文《提高大口徑光學(xué)反射鏡加工收斂效率的關(guān)鍵技術(shù)研究》中的描述。

而如何利用h-z尖刀去除函數(shù)實(shí)現(xiàn)光學(xué)鏡片的拋光，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法，以利用h-z尖刀去除函數(shù)實(shí)現(xiàn)光學(xué)鏡片的拋光。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種基于該主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法的主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)，以利用h-z尖刀去除函數(shù)實(shí)現(xiàn)光學(xué)鏡片的拋光。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法，步驟包括：

上位機(jī)對目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)進(jìn)行模擬仿真，生成目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)；

所述上位機(jī)根據(jù)所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)生成運(yùn)動控制程序；

電子凸輪控制器獲取所述運(yùn)動控制程序，在所述運(yùn)動控制程序中添加電機(jī)控制參數(shù)；

所述電子凸輪控制器發(fā)出閉環(huán)控制指令，以控制自轉(zhuǎn)軸組件和平轉(zhuǎn)軸組件的運(yùn)動。

優(yōu)選地，在上述的主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法中，在所述電子凸輪控制器發(fā)出閉環(huán)控制指令，控制自轉(zhuǎn)軸組件和平轉(zhuǎn)軸組件的運(yùn)動后，還包括：

所述電子凸輪控制器獲取由所述自轉(zhuǎn)軸組件和所述平轉(zhuǎn)軸組件反饋的實(shí)際運(yùn)動指令；

所述電子凸輪控制器根據(jù)所述實(shí)際運(yùn)動指令進(jìn)行閉環(huán)計(jì)算，得到實(shí)際運(yùn)動數(shù)據(jù)；

所述上位機(jī)獲取所述實(shí)際運(yùn)動數(shù)據(jù)，并進(jìn)行運(yùn)動數(shù)據(jù)反算，生成實(shí)際運(yùn)動參數(shù)；

所述上位機(jī)根據(jù)所述實(shí)際運(yùn)動參數(shù)得到實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)；

數(shù)據(jù)分析單元將所述實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)與所述目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)進(jìn)行對比分析，使所述實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)接近目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)。

優(yōu)選地，在上述的主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法中，所述上位機(jī)生成目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)后，在生成運(yùn)動控制程序之前，還包括：

所述上位機(jī)對所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行安全性分析，如果安全性分析通過，則所述上位機(jī)生成所述運(yùn)動控制程序。

優(yōu)選地，在上述的主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法中，所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)包含磨頭伸出率s、磨頭偏心比e和尖刀系數(shù)k。

優(yōu)選地，在上述的主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法中，所述電機(jī)控制參數(shù)包括平轉(zhuǎn)軸電機(jī)運(yùn)動速度、平轉(zhuǎn)軸電機(jī)運(yùn)動加速度、平轉(zhuǎn)軸運(yùn)動周期、平轉(zhuǎn)軸運(yùn)動軌跡、自轉(zhuǎn)軸電機(jī)運(yùn)動速度、自轉(zhuǎn)軸電機(jī)運(yùn)動加速度、自轉(zhuǎn)軸運(yùn)動周期和自轉(zhuǎn)軸運(yùn)動軌跡。

本發(fā)明還提供了一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、電子凸輪控制器、自轉(zhuǎn)軸組件和平轉(zhuǎn)軸組件；所述上位機(jī)與所述電子凸輪控制器連接，所述自轉(zhuǎn)軸組件和所述平轉(zhuǎn)軸組件均與所述電子凸輪控制器連接；

所述上位機(jī)用于對目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)進(jìn)行模擬仿真，生成目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，根據(jù)所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)生成運(yùn)動控制程序；

所述電子凸輪控制器用于獲取所述運(yùn)動控制程序，在所述運(yùn)動控制程序中添加電機(jī)控制參數(shù)，并發(fā)出閉環(huán)控制指令，以控制所述平轉(zhuǎn)軸組件和所述自轉(zhuǎn)軸組件運(yùn)動。

優(yōu)選地，在上述的主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)中，還包括數(shù)據(jù)分析單元，所述電子凸輪控制器分別與所述平轉(zhuǎn)軸組件和所述自轉(zhuǎn)軸組件反饋連接，所述電子凸輪控制器與所述上位機(jī)反饋連接，所述數(shù)據(jù)分析單元與所述上位機(jī)反饋連接；

所述電子凸輪控制器還用于接收所述平轉(zhuǎn)軸組件和所述自轉(zhuǎn)軸組件反饋的實(shí)際運(yùn)動指令，并根據(jù)所述實(shí)際運(yùn)動指令進(jìn)行閉環(huán)計(jì)算，得到實(shí)際運(yùn)動數(shù)據(jù)；

所述上位機(jī)還用于獲取所述電子凸輪控制器的所述實(shí)際運(yùn)動數(shù)據(jù)，并進(jìn)行運(yùn)動數(shù)據(jù)反算，生成實(shí)際運(yùn)動參數(shù)，根據(jù)所述實(shí)際運(yùn)動參數(shù)得到實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)；

所述數(shù)據(jù)分析單元用于將所述實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)與所述目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)進(jìn)行對比分析，使所述實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)接近目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)。

優(yōu)選地，在上述的主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)中，所述上位機(jī)還包括系統(tǒng)安全分析單元，用于對所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行安全性分析，如果安全性分析通過，則所述上位機(jī)生成所述運(yùn)動控制程序。

優(yōu)選地，在上述的主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)中，所述自轉(zhuǎn)軸組件包括自轉(zhuǎn)軸電機(jī)、第一伺服放大器和第一編碼器。

優(yōu)選地，在上述的主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)中，所述平轉(zhuǎn)軸組件包括平轉(zhuǎn)軸電機(jī)、第二伺服放大器和第二編碼器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法中，上位機(jī)對目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)進(jìn)行模擬仿真，生成目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)生成運(yùn)動控制程序；電子凸輪控制器獲取運(yùn)動控制程序，在所述運(yùn)動控制程序中添加電機(jī)控制參數(shù)，發(fā)出閉環(huán)控制指令，以控制自轉(zhuǎn)軸組件和平轉(zhuǎn)軸組件的運(yùn)動。通過主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法實(shí)現(xiàn)了h-z尖刀去除函數(shù)在平轉(zhuǎn)軸和自轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)鏡片的拋光，抑制了邊緣效應(yīng)。

本發(fā)明提供的主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)基于本發(fā)明中的主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法，包括上位機(jī)、電子凸輪控制器、自轉(zhuǎn)軸組件和平轉(zhuǎn)軸組件。因此，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)h-z尖刀去除函數(shù)在平轉(zhuǎn)軸和自轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)鏡片的拋光，抑制了邊緣效應(yīng)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法中的翹邊殘余率的計(jì)算原理示意圖。

其中，1為上位機(jī)、2為電子凸輪控制器、3為平轉(zhuǎn)軸組件、31為第二伺服放大器、32為平轉(zhuǎn)軸電機(jī)、33為第二編碼器、4為自轉(zhuǎn)軸組件、41為第一伺服放大器、42為自轉(zhuǎn)軸電機(jī)、43為第一編碼器、5為數(shù)據(jù)分析單元。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供了一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法，實(shí)現(xiàn)了利用h-z尖刀去除函數(shù)實(shí)現(xiàn)光學(xué)鏡片的拋光。

本發(fā)明還提供了一種基于該主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法的主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了利用h-z尖刀去除函數(shù)實(shí)現(xiàn)光學(xué)鏡片的拋光。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參考圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法，包括以下步驟：

步驟s01、上位機(jī)1對目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)進(jìn)行模擬仿真，生成目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)；目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動要求，在目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)的模擬仿真結(jié)果中進(jìn)行選擇得到。

步驟s02、上位機(jī)1根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)生成運(yùn)動控制程序；將步驟s01中的目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)轉(zhuǎn)化成執(zhí)行部件能夠進(jìn)行執(zhí)行的運(yùn)動控制程序。

步驟s03、電子凸輪控制器2獲取運(yùn)動控制程序，在運(yùn)動控制程序中添加電機(jī)控制參數(shù)，電機(jī)控制參數(shù)是經(jīng)過預(yù)先調(diào)諧得到的每個電機(jī)的運(yùn)動控制參數(shù)，包含pid等閉環(huán)控制參數(shù)。

步驟s04、電子凸輪控制器2發(fā)出閉環(huán)控制指令，以控制自轉(zhuǎn)軸組件4和平轉(zhuǎn)軸組件3的運(yùn)動。自轉(zhuǎn)軸組件3進(jìn)行轉(zhuǎn)動，平轉(zhuǎn)軸組件4進(jìn)行平轉(zhuǎn)動。

通過本申請主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法實(shí)現(xiàn)了h-z尖刀去除函數(shù)在平轉(zhuǎn)軸和自轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)鏡片的拋光，抑制了邊緣效應(yīng)。

如圖3所示，對主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法進(jìn)行優(yōu)化，在本實(shí)施例中，在步驟s04的電子凸輪控制器2發(fā)出閉環(huán)控制指令，控制自轉(zhuǎn)軸組件4和平轉(zhuǎn)軸組件3的運(yùn)動后，進(jìn)行以下步驟：

步驟s05、自轉(zhuǎn)軸組件4和平轉(zhuǎn)軸組件3進(jìn)行電機(jī)執(zhí)行，同時并反饋實(shí)際運(yùn)動指令。平轉(zhuǎn)軸組件3和自轉(zhuǎn)軸組件4通過自身的伺服放大器、編碼器及電機(jī)的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)精確地位置控制，從而滿足運(yùn)動精度要求，并將電機(jī)完成的實(shí)際運(yùn)動指令反饋給電子凸輪控制器2。

步驟s06、電子凸輪控制器2獲取由自轉(zhuǎn)軸組件4和平轉(zhuǎn)軸組件3反饋的實(shí)際運(yùn)動指令后，根據(jù)實(shí)際運(yùn)動指令進(jìn)行閉環(huán)計(jì)算，得到實(shí)際運(yùn)動數(shù)據(jù)；

步驟s07、上位機(jī)1獲取實(shí)際運(yùn)動數(shù)據(jù)，并進(jìn)行運(yùn)動數(shù)據(jù)反算，生成實(shí)際運(yùn)動參數(shù)；

步驟s08、上位機(jī)1根據(jù)實(shí)際運(yùn)動參數(shù)得到實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)；

步驟s09、數(shù)據(jù)分析單元5將實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)與目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)進(jìn)行對比分析，使實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)接近目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)。

該主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法實(shí)時跟隨自轉(zhuǎn)軸組件4和平轉(zhuǎn)軸組件3的運(yùn)動，實(shí)時反饋運(yùn)動數(shù)據(jù)，并對雙電機(jī)進(jìn)行反結(jié)算從而得到實(shí)際運(yùn)動參數(shù)，根據(jù)電子凸輪控制器2上載的運(yùn)動數(shù)據(jù)，比如兩個電機(jī)各自在各運(yùn)動點(diǎn)的編碼器位置、跟隨誤差反算得到實(shí)際的運(yùn)動速度、運(yùn)動加速度、運(yùn)動周期及軌跡等，并通過上位機(jī)1反向計(jì)算得到實(shí)際的h-z尖刀去除函數(shù)，與目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)擬合出殘差。這樣可以知道是否實(shí)現(xiàn)了理論設(shè)計(jì)所要求達(dá)到的指標(biāo)及加工目標(biāo)，形成閉環(huán)反饋。同時分析復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且可以收集在不同工況下實(shí)際與理論差異的不同，針對不同控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的電機(jī)控制參數(shù)配比。從而達(dá)到在任何應(yīng)用場合都可以實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際最小偏差的作用，提高了控制精度。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，在步驟s01的上位機(jī)1生成目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)后，且在步驟s02的生成運(yùn)動控制程序之前，還包括步驟：

上位機(jī)1對目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行安全性分析，如果安全性分析通過，則上位機(jī)1繼續(xù)進(jìn)行步驟s02，生成運(yùn)動控制程序。

進(jìn)行安全性分析的原因是：由于磨盤是接觸式加工，磨盤在運(yùn)動時不能完全伸出反射鏡，因此需要分析計(jì)算磨盤距反射鏡邊緣最大距離。且h-z尖刀去除函數(shù)是兩個運(yùn)動軸進(jìn)行速度合成實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際物理過程中每個運(yùn)動軸都有自身運(yùn)動極限，比如最大速度、加速度等，超過這個能力時，可能會發(fā)生中途停車、飛車等問題，而生成的目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)所要求的有可能會超過復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)的實(shí)際控制能力，需要對這個進(jìn)行安全性檢查。當(dāng)然，也可以不進(jìn)行安全性分析。

在本實(shí)施例中，目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)包含磨頭伸出率s、磨頭偏心比e和尖刀系數(shù)k。目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)根據(jù)目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)模擬仿真后的結(jié)果進(jìn)行選擇生成，模擬仿真后的結(jié)果為翹邊殘余率tur隨磨頭伸出率s變化曲線圖，根據(jù)h-z尖刀去除函數(shù)的翹邊殘余率tur隨磨頭伸出率s變化曲線圖，選取達(dá)到翹邊殘余率tur的目標(biāo)值的磨頭伸出率s、磨頭偏心比e和尖刀系數(shù)k。

如圖4所示，其中，翹邊殘余率tur由邊緣剩余翹邊量a3和去除函數(shù)的實(shí)際邊緣去除量a1得到，可以量化去除效果，翹邊殘余率tur越小，則表明，翹邊越小，對翹邊的抑制越有效。如圖4所示，磨頭正常運(yùn)轉(zhuǎn)，去除函數(shù)在工件上勻速掃過一條直線，會產(chǎn)生一條均勻的溝狀去除帶，圖4中的曲線表示的是工件邊緣處的鉤狀去除帶的橫截面輪廓線，可以看出，由于磨頭伸出工件的邊緣一部分，因此，在圖4中，鉤狀去除帶的橫截面輪廓線一部分位于邊緣之外，所以，圖4中a1表示的是去除函數(shù)的實(shí)際邊緣去除量，a2表示的是去除函數(shù)伸出邊緣的溢出去除量(沒有作用于工件)，a1和a2的和表示去除函數(shù)理論的全部去除量，a3表示的是邊緣剩余翹邊量(工件邊緣沒有被去除的量)。從圖4中可以明確地看出，圖4左側(cè)的曲線的峰值位于中間，較為對稱，a3部分的面積較大；右側(cè)的曲線的峰值靠近邊緣，a3部分的面積較小，即翹邊較小。

尖刀系數(shù)k等于磨頭的最大自轉(zhuǎn)角度與2π的比值，磨頭的自轉(zhuǎn)按照一定周期往復(fù)自轉(zhuǎn)，優(yōu)選為按照正弦周期自轉(zhuǎn)，尖刀系數(shù)k越大，表示自轉(zhuǎn)的最大角度越大，在相同自轉(zhuǎn)周期下，自轉(zhuǎn)的速度越快。

磨頭偏心比e等于磨頭平轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)半徑與磨頭直徑的比值，磨頭偏心比e越大，表示磨頭一次平轉(zhuǎn)動去除的工件范圍越大，在相同平轉(zhuǎn)動周期下，磨頭的線速度越大。

磨頭伸出率s等于磨頭最大伸出長度與去除函數(shù)的最大拋光直徑的比值，由于磨頭中心向工件邊緣靠近時，會有一部分伸出工件邊緣，將磨頭的偏心平轉(zhuǎn)動算在內(nèi)，磨頭能夠伸出工件邊緣的最大長度就是磨頭最大伸出長度，去除函數(shù)的最大拋光直徑是指在去除函數(shù)的理論運(yùn)動范圍的最大直徑。磨頭伸出率s越大，表示磨頭伸出工件的邊緣長度越大，磨頭中心越靠近工件邊緣。

上述方法在模擬仿真繪制出的翹邊殘余率tur隨磨頭伸出率s變化曲線圖上可以根據(jù)設(shè)定的翹邊殘余率tur的目標(biāo)值選取合適范圍的尖刀系數(shù)k、磨頭偏心比e和磨頭伸出率s。只要滿足設(shè)定的翹邊殘余率tur的目標(biāo)值，則去除函數(shù)便能夠有效抑制工件的邊緣效應(yīng)。

當(dāng)然，運(yùn)動目標(biāo)參數(shù)還可以只包含磨頭伸出率s和磨頭偏心比e。隨著尖刀系數(shù)k等幅提升，對翹邊殘余率tur的抑制作用逐漸減弱，當(dāng)尖刀系數(shù)k增大到某個值k0時，再繼續(xù)增大尖刀系數(shù)k，對翹邊殘余率tur的抑制作用幾乎不再變化，到達(dá)極限。該尖刀系數(shù)k0滿足公式：即尖刀系數(shù)k的取值范圍為由于尖刀系數(shù)k為磨頭自轉(zhuǎn)的最大角度與2π的比值，因此，只要磨頭自轉(zhuǎn)的最大角度滿足k0對應(yīng)的極限角度時，便最有利于翹邊殘余率tur的抑制。而磨頭自轉(zhuǎn)的最大角度通過相應(yīng)的設(shè)備來驅(qū)動實(shí)現(xiàn)，在設(shè)備的驅(qū)動條件能夠滿足磨頭自轉(zhuǎn)的最大角度達(dá)到極限值時，則選擇設(shè)備對應(yīng)該極限值的驅(qū)動條件，從而在根據(jù)翹邊殘余率tur隨磨頭伸出率s變化曲線圖選取工作參數(shù)時，只選取磨頭偏心比e和磨頭伸出率s的取值范圍。對于驅(qū)動條件不能達(dá)到磨頭自轉(zhuǎn)的最大角度極限值的設(shè)備，則在設(shè)備的驅(qū)動能力下，根據(jù)翹邊殘余率tur隨磨頭伸出率s變化曲線圖選取工作參數(shù)時，選取尖刀系數(shù)k、磨頭偏心比e和磨頭伸出率s的取值范圍。

在本實(shí)施例中，電機(jī)控制參數(shù)包括平轉(zhuǎn)軸電機(jī)運(yùn)動速度、平轉(zhuǎn)軸電機(jī)運(yùn)動加速度、平轉(zhuǎn)軸運(yùn)動周期、平轉(zhuǎn)軸運(yùn)動軌跡、自轉(zhuǎn)軸電機(jī)運(yùn)動速度、自轉(zhuǎn)軸電機(jī)運(yùn)動加速度、自轉(zhuǎn)軸運(yùn)動周期和自轉(zhuǎn)軸運(yùn)動軌跡。

如圖1所示，基于以上實(shí)施例所描述的主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)1、電子凸輪控制器2、自轉(zhuǎn)軸組件4和平轉(zhuǎn)軸組件3；其中，上位機(jī)1與電子凸輪控制器2連接，自轉(zhuǎn)軸組件4和平轉(zhuǎn)軸組件3均與電子凸輪控制器2連接；

上位機(jī)用于對目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)進(jìn)行模擬仿真，生成目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)生成運(yùn)動控制程序；

電子凸輪控制器2用于獲取運(yùn)動控制程序，在運(yùn)動控制程序中添加電機(jī)控制參數(shù)，并發(fā)出閉環(huán)控制指令，以控制平轉(zhuǎn)軸組件3和自轉(zhuǎn)軸組件4運(yùn)動。

由于主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)采用本發(fā)明中的主軸復(fù)合運(yùn)動控制方法，因此，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)h-z尖刀去除函數(shù)在平轉(zhuǎn)軸和自轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)鏡片的拋光，抑制了邊緣效應(yīng)。

在本實(shí)施例中，主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)分析單元5，電子凸輪控制器2分別與平轉(zhuǎn)軸組件3和自轉(zhuǎn)軸組件4反饋連接，電子凸輪控制器2與上位機(jī)1反饋連接，數(shù)據(jù)分析單元5與上位機(jī)1反饋連接。

其中，電子凸輪控制器2還用于接收平轉(zhuǎn)軸組件3和自轉(zhuǎn)軸組件4反饋的實(shí)際運(yùn)動指令，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)動指令進(jìn)行閉環(huán)計(jì)算，得到實(shí)際運(yùn)動數(shù)據(jù)。

上位機(jī)1還用于獲取電子凸輪控制器2的實(shí)際運(yùn)動數(shù)據(jù)，并進(jìn)行運(yùn)動數(shù)據(jù)反算，生成實(shí)際運(yùn)動參數(shù)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)動參數(shù)得到實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)。

數(shù)據(jù)分析單元5用于將實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)與目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)進(jìn)行對比分析，使實(shí)際h-z尖刀去除函數(shù)接近目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)。

該主軸復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r跟隨自轉(zhuǎn)軸組件4和平轉(zhuǎn)軸組件3的運(yùn)動，實(shí)時反饋運(yùn)動數(shù)據(jù)，并對雙電機(jī)進(jìn)行反結(jié)算從而得到實(shí)際運(yùn)動參數(shù)，根據(jù)電子凸輪控制器2上載的運(yùn)動數(shù)據(jù)，比如兩個電機(jī)各自在各運(yùn)動點(diǎn)的編碼器位置、跟隨誤差反算得到實(shí)際的運(yùn)動速度、運(yùn)動加速度、運(yùn)動周期及軌跡等，并通過上位機(jī)1反向計(jì)算得到實(shí)際的h-z尖刀去除函數(shù)，與目標(biāo)h-z尖刀去除函數(shù)擬合出殘差。這樣可以知道是否實(shí)現(xiàn)了理論設(shè)計(jì)所要求達(dá)到的指標(biāo)及加工目標(biāo)，形成閉環(huán)反饋。同時分析復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且可以收集在不同工況下實(shí)際與理論差異的不同，針對不同控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的電機(jī)控制參數(shù)配比。從而達(dá)到在任何應(yīng)用場合都可以實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際最小偏差的作用，提高了控制精度。

在本實(shí)施例中，上位機(jī)1還包括系統(tǒng)安全分析單元，用于對目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行安全性分析，如果安全性分析通過，則上位機(jī)生成運(yùn)動控制程序。通過系統(tǒng)安全分析單元可以保護(hù)復(fù)合運(yùn)動控制系統(tǒng)和磨盤安全工作。

在本實(shí)施例中，自轉(zhuǎn)軸組件4包括自轉(zhuǎn)軸電機(jī)42、第一伺服放大器41和第一編碼器43。通過自轉(zhuǎn)軸電機(jī)4執(zhí)行自轉(zhuǎn)動運(yùn)動，通過第一伺服放大器41和第一編碼器43和自轉(zhuǎn)軸電機(jī)42的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)精確地位置控制，從而滿足運(yùn)動精度要求。當(dāng)然，對于不進(jìn)行閉環(huán)控制的自轉(zhuǎn)軸組件4，自轉(zhuǎn)軸組件4還可以只包括自轉(zhuǎn)軸電機(jī)42和第一伺服放大器41。

在本實(shí)施例中，平轉(zhuǎn)軸組件3包括平轉(zhuǎn)軸電機(jī)32、第二伺服放大器31和第二編碼器33。通過平轉(zhuǎn)軸電機(jī)3執(zhí)行平轉(zhuǎn)動運(yùn)動，通過第二伺服放大器31和第二編碼器33和平轉(zhuǎn)軸電機(jī)32的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)精確地位置控制，從而滿足運(yùn)動精度要求。當(dāng)然，對于不進(jìn)行閉環(huán)控制的平轉(zhuǎn)軸組件3，平轉(zhuǎn)軸組件3還可以只包括平轉(zhuǎn)軸電機(jī)32和第二伺服放大器31。

本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。