專利名稱：氣囊拋光加工大口徑光學元件的邊緣精度控制方法
技術領域：
本發明涉及一種氣囊拋光元件加工過程中控制邊緣精度的方法，屬于光學加工領域。
背景技術：
鏡面邊緣區域的加工是大口徑光學元件加工過程中的難點，傳統的光學加工技術以及計算機控制小尺寸工具加工技術對此都沒有很好的解決辦法。這是因為拋光工具對待加工元件邊緣的非連續局部作用，導致待加工元件邊緣區域的精度急劇下降。拋光工具若不伸出待加工元件邊緣，邊緣區域將產生翹邊，若伸出待加工元件邊緣則容易出現“塌邊”。一旦出現“塌邊”，整個加工過程就要從頭開始，甚至被放棄，這被稱為光學加工過程中的“邊緣效應”。氣囊拋光技術由于其拋光工具的復雜性，其“邊緣效應”尤為顯著，嚴重制約了大口徑光學加工的精度和效率，是亟待解決的技術難點。根據可查閱的文獻，目前，國內外大口徑光學元件加工中，對邊緣控制的處理常采用下述兩種方法:一種是先拋光一塊比設計尺寸略大的待加工元件，然后通過機械切割的方式去掉不滿足精度的邊緣區域，這種方式通常會在機械切割過程中破壞主面的精度，并且存在很大的風險，成本也較高；另一種方式是采用某種拋光方法(如應力盤加工)進行初加工，再利用例子束進行邊緣修形，這種方式需要更換加工方法，且離子束拋光的效率很低，不適合大批量加工。
發明內容
本發明為了解決現有光學元件加工方法解決“邊緣效應”過程中造成的破壞主面精度、風險大、成本高和效率低的問題，從而提供一種針對氣囊拋光加工大口徑光學元件的邊緣精度控制方法。氣囊拋光加工大口徑光學元件的邊緣精度控制方法，它包括如下步驟:步驟一:獲取待加工元件對應材料的邊緣區域去除函數；步驟二:根據步驟一獲得的邊緣區域去除函數建立待加工元件邊緣區域去除函數庫，所述邊緣區域去除函數庫為根據拋光氣囊的壓縮量A和伸出量Cli 一一對應的邊緣區域去除函數；步驟三:根據拋光路徑的間隙m和拋光氣囊的壓縮量&計算待加工元件邊緣區域的寬度；步驟四:根據步驟三獲取的待加工元件邊緣區域的寬度、拋光路徑的間隙m、拋光氣囊的壓縮量和伸出量Cli從步驟二所述邊緣區域去除函數庫中提取相應的去除函數；所述提取的邊緣區域去除函數為/:(.\_，川,，其中i = 1，2....η，(X，y)為拋光區域內點的坐標；步驟五:根據步驟四提取的邊緣區域去除函數對待加工元件邊緣設定邊緣區域去除函數的駐留時間tn;所述駐留時間tn為拋光工具在待加工元件邊緣區域所停留的時間；步驟六:根據材料去除疊加原理對待加工元件進行邊緣區域的誤差輪廓預測計算，獲得待加工元件邊緣區域的面形誤差，即邊緣區域誤差分布的方均根值E ；步驟七:評估步驟六獲得的待加工元件邊緣區域的面形誤差是否達到加工要求；即設待加工元件邊緣區域的面形誤差的加工要求為A:如果E < A，或E = A，則進入步驟八；如果E > A，則返回步驟五重新設定駐留時間；步驟八:獲取待加工元件邊緣位置響應的去除函數的駐留時間值，生成拋光文件，執行拋光過程。所述步驟五中根據步驟四提取的對應的邊緣區域去除函數對待加工元件邊緣設定邊緣區域去除函數的駐留時間的過程如下，其中該過程中邊緣區域的誤差分布為e(l(x，Wrate，邊緣區域誤差分布的方均根值為Etl:步驟五A:待加工元件邊緣區域上的η個邊緣區域去除函數設定駐留時間tn，i =I 2....π ；步驟五B:計算在步驟五A中的駐留時間下的邊緣區域的誤差分布etl(x，y)edge ；
權利要求
1.氣囊拋光加工大口徑光學元件的邊緣精度控制方法，其特征在于它包括如下步驟: 步驟一:獲取待加工元件對應材料的邊緣區域去除函數； 步驟二:根據步驟一獲得的邊緣區域去除函數建立待加工元件邊緣區域去除函數庫，所述邊緣區域去除函數庫為根據拋光氣囊的壓縮量fi和伸出量Cli 一一對應的邊緣區域去除函數； 步驟三:根據拋光路徑的間隙m和拋光氣囊的壓縮量&計算待加工元件邊緣區域的寬度； 步驟四:根據步驟三獲取的待加工元件邊緣區域的寬度、拋光路徑的間隙m、拋光氣囊的壓縮量和伸出量Cli從步驟二所述邊緣區域去除函數庫中提取相應的去除函數； 所述提取的邊緣區域去除函數為C(U) ，其中i = 1，2....η, (X，y)為拋光區域內點的坐標； 步驟五:根據步驟四提取的邊緣區域去除函數對待加工元件邊緣設定邊緣區域去除函數的駐留時間tn ;所述駐留時間tn為拋光工具在待加工元件邊緣區域所停留的時間； 步驟六:根據材料去除疊加原理對待加工元件進行邊緣區域的誤差輪廓預測計算，獲得待加工元件邊緣區域的面形誤差，即邊緣區域誤差分布的方均根值E ； 步驟七:評估步驟六獲得的待加工元件邊緣區域的面形誤差是否達到加工要求； 即設待加工元件邊緣區域的面形誤差的加工要求為A:如果E < A，或E = A，則進入步驟八；如果E > A，則返回步驟五重新設定駐留時間；` 步驟八:獲取待加工元件邊緣位置響應的去除函數的駐留時間值，生成拋光文件，執行拋光過程。
2.根據權利要求1所述的氣囊拋光加工大口徑光學元件的邊緣精度控制方法，其特征在于步驟五中根據步驟四提取的對應的邊緣區域去除函數對待加工元件邊緣設定邊緣區域去除函數的駐留時間的過程如下，其中該過程中邊緣區域的誤差分布為邊緣區域誤差分布的方均根值為Etl: 步驟五A:待加工元件邊緣區域上的η個邊緣區域去除函數設定駐留時間tn，i = 1，2....π ； 步驟五B:計算在步驟五A中的駐留時間下的邊緣區域的誤差分布e(l(x，y)edge ； ηI (Λ'y),dge = Yii Xr1(x + mx/,y) f」 i=C) 步驟五C:計算步驟五B中待加工元件邊緣區域誤差分布的方均根值Etl ； E0 = RMS[e0 (x, y) edge] 步驟五D:設待加工元件邊緣加工以前的誤差為ε，計算殘余誤差σ ; σ = IE0- ε 步驟五E:優化駐留時間變量tn，使得步驟五D中的殘余誤差σ最小。
3.根據權利要求1所述的氣囊拋光加工大口徑光學元件的邊緣精度控制方法，其特征在于步驟六中根據材料去除疊加原理對待加工元件進行邊緣區域的誤差輪廓預測計算，獲得待加工元件邊緣區域的面形誤差的方均根值Ε，其過程為: 步驟六A:拋光路徑的間隙m，待加工元件邊緣區域有η個邊緣區域去除函數rAx^y),/,,J1，其中i = 1,2——n ;fi拋光氣囊的壓縮量,(Ii為伸出量；那么待加工元件邊緣區域的誤差分布e(x, y) edge由如下公式計算:
全文摘要
氣囊拋光加工大口徑光學元件的邊緣精度控制方法，涉及一種氣囊拋光元件加工過程中控制邊緣精度的方法，屬于光學加工領域。解決現有光學元件加工過程中為解決的“邊緣效應”而造成破壞主面精度的風險大、成本高和效率低的問題。獲取待加工元件對應材料的邊緣區域去除函數；建立待加工元件邊緣區域去除函數庫；根據拋光路徑的間隙m和拋光氣囊的壓縮量fi計算待加工元件邊緣區域的寬度；提取相應的去除函數；設定邊緣區域去除函數的駐留時間tn；對待加工元件進行邊緣區域的誤差輪廓預測計算，獲得待加工元件邊緣區域的面形誤差；評估面形誤差；獲取待加工元件邊緣位置響應的去除函數的駐留時間值，生成拋光文件，執行拋光過程。本發明可廣泛應用于大口徑觀雪元件的邊緣精度控制加工過程。
文檔編號B24B13/00GK103144004SQ20131009505
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者李洪玉, 汪洪源, 張偉 申請人:哈爾濱工業大學