六自由度离子束抛光设备控制系统关键技术研究.pdf

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1、第7期组合机床与自动化加工技术NO．72014年7月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJu1．2014文章编号：1001—2265(2014)07—0088—03DOI：10．13462／j．enki．mmtamt．2014．07．024六自由度离子束抛光设备控制系统关键技术研究吉方。，陈东生，徐敏，戴晓静(1．复旦大学信息科学与工程学院，上海200433；2．中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900)摘要：介绍了六自由度离子束抛光机床控制系统的总体构架

2、。重点对控制系统研制过程中的关键问题进行探讨，包括特殊真空环境下的驱动控制措施、高真空抽取及稳定性控制方法以及离子源参数的稳定性控制策略。关键词：离子源；高真空环境；驱动控制；稳定性中图分类号：TH166；TG65文献标识码：AResearchOilKeyTechnologyofControlSystemfor6．dofIonBeamPoiishMachineJIFang，CHENDong—sheng．XUMin．DAIXiao-jing(1．SchoolofInformationScienceandTechnology，FudanUn

3、iversity，Shanghai200433，China；2．InstituteofMe—ehanicalManufacturingTechnology，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，MianyangSichuan621900，China)Abstract：ThisPaperintroducesthecontrolsystemflameofionbeampolishmachine．emphaticallydiscus—sesthekeyproblemduringdesigningandmanufac

4、turingofthecontrolsystem，includingthedrivencontrolmeasureinvacuumenvironment、theobtainingofhighvacuum、themeansaboutvacuumcontrol、thecontrolstrategyofionparameterstabilityKeywords：ionsource；highvacuumenvironment：drivencontrol；stability样机的机构运动中工件具有、C两维运动功能，0引言离子源具有、y、z、曰四维

5、运动功能，机构可实现六个离子束抛光技术是一种利用惰性气体电离形成的自由度的运动，装置具有球面和非球面的抛光能力。离子束轰击工件表面，通过物理溅射去除材料，实现原对于离子束加工，工件与离子源需处于高真空环境，本子、分子加工单位微量材料去除的超精密抛光技术。装置中的六套运动执行机构处于真空环境中，真空腔离子束抛光工艺与装备已在欧美等发达国家取得产业体较大，加工过程中高真空的稳定性控制比较困难。化突破，在科技工业领域得到了广泛的应用。国内目另外，真空环境下各运动轴的驱动性能是否具有影响、前尚处于探索研制阶段。我们研制了一台六轴四联动驱动机构对

6、加工环境十分具有影响都是需要去研究验小口径离子束抛光原理样机，如图1。证。本文从控制系统的角度上就如何提高真空环境下的控制性能、高真空系统抽取、运动系统对真空的影响、离子源的稳定性控制等一些关键问题进行探讨。1控制系统总体框架离子束抛光控制系统需要实现真空环境下各运动轴运动控制、离子源的参数监测与控制、真空系统监测与控制以及人机交互四部分功能。离子束抛光控制系统采用上下位机开放式控制体系，如图2，上位系统由人机单元、手操单元与操作面板组成，用于实现如程序和参数输人输出、显示等非实时性人机交互功下位系统由三部分组成，一部分为真空环境下的运

7、动控制部分，是由PMAC卡、DPRAM以及PMAC扩展板卡组成，实现如插补运算、位置控制、图1离子束抛光机床外形图收稿日期：2013—11—11基金项目：国家科技重大专项课题：复杂结构光学零部件抛光与关键加工技术的特种装备(2011ZX02402—002)；上海市科委科研计划项目：上海超精密光学制造工程技术研究中心课题(11D2282200)；中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室课题：复杂面型柔性抛光多轴联动精确控制技术研究(K813～13一Y)作者简介：吉方(1972～)，男，江苏无锡人，中国lT程物理研究院研究员，硕士，博士研

8、究生，主要从事光学精密加工的研究，(E—mail)jifang2oo,t@2014年7月吉方，等：六自由度离子束抛光设备控制系统关键技术研究·89·速度控制、多轴运动控制、操作面板开关量和运动状态的驱动控制