用于光學元件的真空吸附抓取機構及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高能量固體激光裝置領域，具體涉及一種用于光學元件的真空吸附抓取機構及其控制方法。
【背景技術】
[0002]高能量固體激光裝置包括有數千個獨立功能的光機單元、數萬個各類精密光學元件，裝置的安全、可靠運行要求這些大口徑光學元件實現高精度、高潔凈度安裝。由于這些光學元件口徑越來越大，重量越來越重，并且未來下一代高能量固體激光裝置需要更大量的大口徑大重量的光學元件，目前我國采用人工裝配大口徑光機單元的方法，潔凈度低、安全性可靠性差，同時勞動強度大、生產效率低，已經不能滿足大量大口徑大重量光學元件的裝配需求，所以迫切的需要自動化設備完成大口徑光學元件的潔凈精密裝配。
[0003]大口徑光學元件在安裝及使用過程中，經常需要對其位姿進行調整，考慮到大口徑光學元件潔凈度要求較高，通常僅允許接觸光學元件四周矩形框20mm范圍內區域，傳統機械手在抓取時，容易對光學元件造成破壞，且存在污損風險，因此，難以滿足大口徑光學元件的抓取要求。
[0004]本發明涉及高能量固體激光裝置中光學元件的裝配，所述光學元件包括反光鏡，主要用于將光學元件裝入光學元件安裝框中，光學元件安裝框通常豎直放置，不容易裝配，該光學元件通常為長方體，體積較大，重量較重，精度較高，相當貴重，如果采用人工裝配，則工人的勞動強度大，并且容易損壞光學元件。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種用于光學元件的真空吸附抓取機構及其控制方法;能夠牢固地抓住光學元件并將其逐步穩妥地裝入光學元件的安裝框中，快速方便，不會損壞光學元件。
[0006]為了達到上述目的，本發明采取如下技術方案，一種用于光學元件的真空吸附抓取機構，包括機械手臂，其關鍵在于:還包括機械手法蘭盤、固定盤、真空吸盤、平移氣缸以及夾緊氣缸；
[0007]所述機械手臂通過機械手法蘭盤連接于固定盤上表面；
[0008]在所述固定盤的下表面上沿著邊緣線均勻分布有多個真空吸盤，每個真空吸盤的盤面朝下，用于吸附待抓取的光學元件；
[0009]所述固定盤的四周側壁固定連接有至少兩個平移氣缸;該平移氣缸的活塞桿呈縱向設置，在每個平移氣缸的活塞桿上均連接有一個夾緊氣缸，所述夾緊氣缸的活塞桿呈水平設置并朝向光學元件的側面，平移氣缸驅動夾緊氣缸縱向運動，通過所述夾緊氣缸側向夾持所述真空吸盤上所吸附的光學元件；
[0010]所述機械手臂、真空吸盤、平移氣缸以及夾緊氣缸均連接在控制裝置上。
[0011]高能量固體激光裝置中的光學元件通常為長方體，光學元件的上下表面精度高，光學元件上下表面的中部不允許抓取機構接觸，以免損傷光學元件表面，所以采用真空吸盤吸取光學元件表面的四周邊緣位置。
[0012]另外由于光學元件表面較光滑，光學元件的安裝框為豎直放置，光學元件未裝配時水平放置，在裝配過程中需要翻轉光學元件，僅依靠真空吸盤抓取在翻轉過程中極易發生滑落，所以在光學元件的四周側面設置夾緊氣缸，同時夾緊光學元件的四周側面，保證抓緊牢固。
[0013]所述控制裝置用于控制抓取機構抓緊光學元件并將其裝入安裝框中，所述控制裝置包括控制器，以及與控制器相連的真空栗驅動裝置與真空栗、壓縮機驅動裝置與壓縮機、機械手臂驅動裝置，真空栗驅動真空吸盤，壓縮機驅動平移氣缸和夾緊氣缸，機械手臂驅動裝置驅動機械手臂，由于真空栗驅動裝置與真空栗、壓縮機驅動裝置與壓縮機、機械手臂驅動裝置都屬于現有技術，因此在本發明中不再贅述，將其作為一個整體裝置考慮。
[0014]所述真空吸盤設有32個;所述平移氣缸設有8個，均勻分布于固定盤的四周側壁。
[0015]32個真空吸盤用于吸取光學元件上表面的四周邊緣。
[0016]8個平移氣缸連接有8個夾緊氣缸，用于夾緊光學元件的四周側壁。
[0017]由于只有光學元件上表面的邊緣線20mm內的表面才允許抓取機構觸碰，因此可將真空吸盤設置于光學元件上表面的邊緣線20mm內，采用多個真空吸盤、夾緊氣缸能夠更穩妥的抓緊光學元件。
[0018]所述真空吸盤內均設置有真空度傳感器，所述真空度傳感器也連接于控制裝置。
[0019]為了保證真空吸盤穩妥地抓住光學元件上表面，設置真空度傳感器檢測真空吸盤內的真空度，所述真空度傳感器全部連接到控制裝置上。
[0020]所述平移氣缸的活塞桿均設置有位移傳感器，所述位移傳感器也連接于控制裝置。
[0021]位移傳感器用于檢測平移氣缸的活塞桿是否將夾緊氣缸平移到位，所述位移傳感器全部連接到控制裝置上。
[0022]所述夾緊氣缸的活塞桿均連接有壓板，所述壓板均設置有測力傳感器，所述測力傳感器用于測量壓板與光學元件側面之間的壓力，所述測力傳感器也連接于控制裝置。
[0023]壓板用于施壓力于光學元件的四周側面，為了保證夾緊氣缸能夠穩固的夾緊光學元件的四周又不至于將光學元件夾壞，因此特設置測力傳感器，所述測力傳感器全部連接到控制裝置上。
[0024]所述控制裝置連接有位置檢測傳感器;該位置檢測傳感器用于檢測光學元件的裝配位置。
[0025]位置檢測傳感器用于檢測光學元件與安裝框之間的裝配位置，并將是否裝配到位的信息提供給控制裝置，以便于控制裝置決定是否放松抓取機構。
[0026]所述機械手臂設置有微動裝置，該微動裝置為手動裝置。
[0027]所述微動裝置用于驅動機械手臂作精確微量移動；由于抓取機構動作較快，光學元件的裝配精度較高，有時不能準確將光學元件裝配到位，特設置微動裝置，將光學元件精確移動到位。
[0028]—種用于光學元件的真空吸附抓取機構的控制方法，適用于所述的用于光學元件的真空吸附抓取機構，其關鍵在于:包括如下步驟:
[0029]步驟a:控制裝置通過機械手臂將真空吸附抓取機構移動到光學元件上方；
[0030]步驟b:控制裝置控制真空吸盤抽真空吸住光學元件上表面的四周邊緣；
[0031 ]步驟c:控制裝置通過真空度傳感器檢測真空吸盤內的真空度是否達標;如果未達標，繼續步驟b ；如果達標，轉步驟d ；
[0032]步驟d:控制裝置控制四周平移氣缸的活塞桿縱向伸出；
[0033]步驟e:控制裝置通過位移傳感器檢測平移氣缸的活塞桿是否伸出到位，如果未到位;則繼續步驟d;如果到位，則轉步驟f;
[0034]步驟f:控制裝置控制四周的夾緊氣缸水平伸出，夾緊氣缸施加夾緊力于光學元件四周側面；
[0035]步驟g:控制裝置通過測力傳感器檢測夾緊氣缸的夾緊力是否達標;如果未達標，則繼續步驟f;如果達標，則轉步驟h ；
[0036]步驟h:控制裝置控制機械手臂將光學元件上移一段距離；
[0037]步驟1:控制裝置控制機械手臂將光學元件翻轉90度并繼續移動到達指定位置；
[0038]步驟j:控制裝置控制機械手臂將光學元件插入安裝框一段距離；
[0039]步驟k:控制裝置控制兩側的夾緊氣缸放松；
[0040]步驟1:控制裝置控制與兩側的夾緊氣缸相連的平移氣缸回退一段距離；
[0041]步驟m:控制裝置通過設置在兩側平移氣缸的活塞桿上的位移傳感器檢測是否回退到位，如果未到位，則繼續步驟I;如果到位，則轉步驟η;
[0042]步驟η:控制裝置控制兩側的夾緊氣缸施力夾緊光學元件；
[0043]步驟0:控制裝置通過設置在兩側夾緊氣缸的壓板上的測力傳感器檢測夾緊力是否達標;如