随着科技的不断发展,人类对宇宙的探索不断深入,天文学领域和航天领域继续向前开拓,而相应的仪器仪表和天文学设备的研发水平决定了宇宙探索的上限。作为探索太空研究中不可或缺的重要仪器天文望远镜,更是一个国家和地区的战略资源。因此,光学镜片的处理和开发任务至关重要。高精度光学镜片的生产过程,主要包括以下几个步骤:镜片成型、镜片打磨、全孔径抛光以及亚孔径抛光,其中光学镜片打磨步骤承前启后,是光学镜片生产过程中极其重要的一环。针对目前大型光学镜片打磨过程中存在的问题,本论文提出了一种大型光学镜片工业机器人协同打磨系统,创新性的将数控转台与工业机器人进行协同,解决了大型光学镜片面积过大打磨不灵活的问题,极大地提高了大型光学镜片的打磨效率和精度,以及镜片的直径打磨上限,该协同打磨系统打磨的镜片直径范围最大为4m,对光学仪器的发展特别是天文望远镜的发展具有宝贵的参考价值。本文的主要工作内容如下:1.针对大型光学镜片的打磨工艺及打磨需求,研究设计了一种机器人和转台协同工作的光学镜片打磨系统。在硬件选择上,采用西门子1200 PLC作为系统的主控设备,采用西门子808D ADVANCED数控机床作为转台控制设备,选择ABB公司的IRB 6700 150/3.2机器人作为运动执行机构,互相配合共同完成光学镜片的打磨任务。2.针对光学镜片的形状和类型,基于CCOS技术中的材料去除模型,对阿基米德螺旋线轨迹进行分析,对其空间行距进行分析,发现了必须进一步改良的地方,进而提出了等驻留长度轨迹算法。基于该算法得到了优化后的阿基米德螺旋线轨迹和同心圆轨迹,并进行了分析。3.针对光学镜片打磨过程中存在的坐标变换问题,列举出打磨过程中需要用到的各坐标系并研究了各坐标系之间的关系,分析了在光栅法打磨轨迹和同心圆打磨轨迹的应用过程中需要用到的坐标系变换并给出计算公式,给出了光栅打磨轨迹和同心圆打磨轨迹的实现逻辑框图。4.基于以上分析成功建立了光学镜片机器人打磨系统。为了方便系统的控制和状态监视,利用C#语言中的WinForm框架创建了该打磨系统的上位机监控界面,实现了系统操作,包括各设备的手自动启停操作,机器人和转台的一键复位、系统的一键停止和各设备状态及打磨进度的实时监控功能。