用于光学元件的真空吸附抓取机构及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高能量固体激光装置领域，具体涉及一种用于光学元件的真空吸附抓取机构及其控制方法。
【背景技术】
[0002]高能量固体激光装置包括有数千个独立功能的光机单元、数万个各类精密光学元件，装置的安全、可靠运行要求这些大口径光学元件实现高精度、高洁净度安装。由于这些光学元件口径越来越大，重量越来越重，并且未来下一代高能量固体激光装置需要更大量的大口径大重量的光学元件，目前我国采用人工装配大口径光机单元的方法，洁净度低、安全性可靠性差，同时劳动强度大、生产效率低，已经不能满足大量大口径大重量光学元件的装配需求，所以迫切的需要自动化设备完成大口径光学元件的洁净精密装配。
[0003]大口径光学元件在安装及使用过程中，经常需要对其位姿进行调整，考虑到大口径光学元件洁净度要求较高，通常仅允许接触光学元件四周矩形框20mm范围内区域，传统机械手在抓取时，容易对光学元件造成破坏，且存在污损风险，因此，难以满足大口径光学元件的抓取要求。
[0004]本发明涉及高能量固体激光装置中光学元件的装配，所述光学元件包括反光镜，主要用于将光学元件装入光学元件安装框中，光学元件安装框通常竖直放置，不容易装配，该光学元件通常为长方体，体积较大，重量较重，精度较高，相当贵重，如果采用人工装配，则工人的劳动强度大，并且容易损坏光学元件。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种用于光学元件的真空吸附抓取机构及其控制方法;能够牢固地抓住光学元件并将其逐步稳妥地装入光学元件的安装框中，快速方便，不会损坏光学元件。
[0006]为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案，一种用于光学元件的真空吸附抓取机构，包括机械手臂，其关键在于:还包括机械手法兰盘、固定盘、真空吸盘、平移气缸以及夹紧气缸；
[0007]所述机械手臂通过机械手法兰盘连接于固定盘上表面；
[0008]在所述固定盘的下表面上沿着边缘线均匀分布有多个真空吸盘，每个真空吸盘的盘面朝下，用于吸附待抓取的光学元件；
[0009]所述固定盘的四周侧壁固定连接有至少两个平移气缸;该平移气缸的活塞杆呈纵向设置，在每个平移气缸的活塞杆上均连接有一个夹紧气缸，所述夹紧气缸的活塞杆呈水平设置并朝向光学元件的侧面，平移气缸驱动夹紧气缸纵向运动，通过所述夹紧气缸侧向夹持所述真空吸盘上所吸附的光学元件；
[0010]所述机械手臂、真空吸盘、平移气缸以及夹紧气缸均连接在控制装置上。
[0011]高能量固体激光装置中的光学元件通常为长方体，光学元件的上下表面精度高，光学元件上下表面的中部不允许抓取机构接触，以免损伤光学元件表面，所以采用真空吸盘吸取光学元件表面的四周边缘位置。
[0012]另外由于光学元件表面较光滑，光学元件的安装框为竖直放置，光学元件未装配时水平放置，在装配过程中需要翻转光学元件，仅依靠真空吸盘抓取在翻转过程中极易发生滑落，所以在光学元件的四周侧面设置夹紧气缸，同时夹紧光学元件的四周侧面，保证抓紧牢固。
[0013]所述控制装置用于控制抓取机构抓紧光学元件并将其装入安装框中，所述控制装置包括控制器，以及与控制器相连的真空栗驱动装置与真空栗、压缩机驱动装置与压缩机、机械手臂驱动装置，真空栗驱动真空吸盘，压缩机驱动平移气缸和夹紧气缸，机械手臂驱动装置驱动机械手臂，由于真空栗驱动装置与真空栗、压缩机驱动装置与压缩机、机械手臂驱动装置都属于现有技术，因此在本发明中不再赘述，将其作为一个整体装置考虑。
[0014]所述真空吸盘设有32个;所述平移气缸设有8个，均匀分布于固定盘的四周侧壁。
[0015]32个真空吸盘用于吸取光学元件上表面的四周边缘。
[0016]8个平移气缸连接有8个夹紧气缸，用于夹紧光学元件的四周侧壁。
[0017]由于只有光学元件上表面的边缘线20mm内的表面才允许抓取机构触碰，因此可将真空吸盘设置于光学元件上表面的边缘线20mm内，采用多个真空吸盘、夹紧气缸能够更稳妥的抓紧光学元件。
[0018]所述真空吸盘内均设置有真空度传感器，所述真空度传感器也连接于控制装置。
[0019]为了保证真空吸盘稳妥地抓住光学元件上表面，设置真空度传感器检测真空吸盘内的真空度，所述真空度传感器全部连接到控制装置上。
[0020]所述平移气缸的活塞杆均设置有位移传感器，所述位移传感器也连接于控制装置。
[0021]位移传感器用于检测平移气缸的活塞杆是否将夹紧气缸平移到位，所述位移传感器全部连接到控制装置上。
[0022]所述夹紧气缸的活塞杆均连接有压板，所述压板均设置有测力传感器，所述测力传感器用于测量压板与光学元件侧面之间的压力，所述测力传感器也连接于控制装置。
[0023]压板用于施压力于光学元件的四周侧面，为了保证夹紧气缸能够稳固的夹紧光学元件的四周又不至于将光学元件夹坏，因此特设置测力传感器，所述测力传感器全部连接到控制装置上。
[0024]所述控制装置连接有位置检测传感器;该位置检测传感器用于检测光学元件的装配位置。
[0025]位置检测传感器用于检测光学元件与安装框之间的装配位置，并将是否装配到位的信息提供给控制装置，以便于控制装置决定是否放松抓取机构。
[0026]所述机械手臂设置有微动装置，该微动装置为手动装置。
[0027]所述微动装置用于驱动机械手臂作精确微量移动；由于抓取机构动作较快，光学元件的装配精度较高，有时不能准确将光学元件装配到位，特设置微动装置，将光学元件精确移动到位。
[0028]—种用于光学元件的真空吸附抓取机构的控制方法，适用于所述的用于光学元件的真空吸附抓取机构，其关键在于:包括如下步骤:
[0029]步骤a:控制装置通过机械手臂将真空吸附抓取机构移动到光学元件上方；
[0030]步骤b:控制装置控制真空吸盘抽真空吸住光学元件上表面的四周边缘；
[0031 ]步骤c:控制装置通过真空度传感器检测真空吸盘内的真空度是否达标;如果未达标，继续步骤b ；如果达标，转步骤d ；
[0032]步骤d:控制装置控制四周平移气缸的活塞杆纵向伸出；
[0033]步骤e:控制装置通过位移传感器检测平移气缸的活塞杆是否伸出到位，如果未到位;则继续步骤d;如果到位，则转步骤f;
[0034]步骤f:控制装置控制四周的夹紧气缸水平伸出，夹紧气缸施加夹紧力于光学元件四周侧面；
[0035]步骤g:控制装置通过测力传感器检测夹紧气缸的夹紧力是否达标;如果未达标，则继续步骤f;如果达标，则转步骤h ；
[0036]步骤h:控制装置控制机械手臂将光学元件上移一段距离；
[0037]步骤1:控制装置控制机械手臂将光学元件翻转90度并继续移动到达指定位置；
[0038]步骤j:控制装置控制机械手臂将光学元件插入安装框一段距离；
[0039]步骤k:控制装置控制两侧的夹紧气缸放松；
[0040]步骤1:控制装置控制与两侧的夹紧气缸相连的平移气缸回退一段距离；
[0041]步骤m:控制装置通过设置在两侧平移气缸的活塞杆上的位移传感器检测是否回退到位，如果未到位，则继续步骤I;如果到位，则转步骤η;
[0042]步骤η:控制装置控制两侧的夹紧气缸施力夹紧光学元件；
[0043]步骤0:控制装置通过设置在两侧夹紧气缸的压板上的测力传感器检测夹紧力是否达标;如