可均化误差的抛光路径的生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学加工技术领域，具体涉及一种可均化误差的抛光路径的生成方法。
【背景技术】
[0002]在光学加工中，通常由加工设备带动抛光磨头沿一定的路径来对光学元件表面进行加工。但是在实际加工中，总要存在各种各样的误差，如加工设备各轴精度不足带来的误差、磨头位置不准造成的误差、磨头形状误差、工件对位误差等等。这些误差将导致实际加工中，面形收敛率降低、元件中频劣化等影响，严重者可导致留下加工纹路甚至产生中频增强的现象。若想减低该现象的影响，通常的做法是选用高精度机床、高精度对位装置，同时对磨头进行精密修正等措施，但这些方法将会使加工成本大幅度提升，准备时间也相应延长。如果存在一种方法，可以在现有设备和相关配件不进行大幅变动的条件下，降低各种误差所带来的不利影响，将会提高低精度设备的性能与使用价值。
【发明内容】
[0003]本发明为解决由于现有抛光过程中存在磨头位置不准带来的误差、磨头形状误差以及工件对位误差而导致加工困难以及成本高等问题，提供一种可均化误差的抛光路径的生成方法。
[0004]可均化误差的抛光路径的生成方法，该方法由以下步骤实现:
[0005]步骤一、确定光学元件外一点作为抛光路径延长线的交点0;并以该交点0为中心，按等角度Θ作射线，保留经过所述光学元件的每条射线；
[0006]步骤二、对步骤一保留的每条射线进行截断，获得所述光学元件口径DX (Ι+k)范围内的每条线段，所述k为抛光磨头的出边比例；
[0007]步骤三、对步骤二获得的每条线段按定长1进行等距划分，获得每条线段上等距间隔的多个驻留点；
[0008]步骤四、根据光学元件0'的面形误差以及步骤三获得的多个驻留点，计算抛光磨头在每条线段上往复运动时各驻留点的驻留时间；
[0009]步骤五、抛光磨头沿抛光路径进行运动，首先运动到光学元件口径边缘的线段AB且靠近交点0的一端A;
[0010]然后沿线段AB各驻留点运动到另一端B，再按原路径返回至A;
[0011 ]再沿直线移动到下一条线段;每条线段运动的方式均按线段AB的运动方式运动，直到光学元件口径DX(l+k)范围内的所有线段全部运动完毕，生成可均化误差的抛光路径。
[0012]本发明的有益效果:本发明所述的均化误差的抛光路径的生成方法，可以对机床精度、磨头位置、磨头形状等引起的误差进行均化，避免各误差所带来的不利影响，使最终加工后的表面更加平滑，精度更高。
[0013]本发明针对抛光过程中机床与磨头误差会产生不利影响这一问题，提出了可均化误差的抛光路径。该路径中每条射线段均沿正反两个方向各运行一次，可均化磨头位置与形状误差。该路径以射线为基础，且磨头自身转动轴线在元件上的投影始终与此刻所处路径重合，可以使各点磨头所处的状态均不同，以均化加工设备所带来误差。另外，该路径是非均匀非线性路径，路径本身也具有均化作用，可均化路径本身的误差。各误差得到均化后将使最终加工后的表面更加平滑，精度更高，且现有设备与相关配件不需进行大幅变动。
【附图说明】
[0014]图1为本发明所述的可均化误差的抛光路径的生成方法的原理示意图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一、结合图1说明本实施方式，可均化误差的抛光路径的生成方法，该方法由以下步骤实现:
[0016]步骤1、确定元件外一点0作为路径的延长线交点；
[0017]步骤2、以点0为中心，按等角度Θ作射线，保留经过光学元件的射线部分；
[0018]步骤3:对步骤2保留下的每条射线，进行截断，仅保留元件口径DX(l+k)之内的部分，其中k为磨头的出边比例。
[0019]步骤4、对步骤3保留下的每条线段，按定长1进行等距划分，形成等距间隔的一系列驻留点。
[0020]步骤5:根据步骤4生成的各驻留点以及光学元件的面形误差，进行各驻留点的驻留时间计算。
[0021]步骤6:抛光磨头沿该路径进行运动时，先运动到最边缘的射线段AB且靠近射线中心的一端A，然后沿射线段各驻留点运动到另外一端B，并按同一路径返回A，再沿直线移动到下一条线段。每条线段均按此方式运动，直至所有线段全部运动完毕。
[0022]本实施方式中所述步骤5中为平衡各点疏密的影响，在进行驻留时间计算以前，各驻留点需乘以其各自所占面积，即Θ.r.1，其中r为各驻留点到射线中心点0的距离。
[0023]本实施方式的步骤6中，抛光磨头在各驻留点分别驻留相应的驻留时间，在按同一路径返回时，各点仍按各自的驻留时间进行驻留。所述抛光磨头在该路径进行运动时，抛光磨头可与光学元件法线间产生一定的夹角，且夹角范围在0°?50°，抛光磨头自身转动轴线在元件上的投影始终与此刻所处路径重合。
[0024]【具体实施方式】二、结合图1说明本实施方式，本实施方式为【具体实施方式】一所述的均化误差的抛光路径的生成方法的实施例，具体步骤为:
[0025]步骤a:假设对于圆形的工件表面，首先确定元件外一点0作为路径的延长线交点，优选地，0(/的连线与水平线的夹角为30°?45°范围，可以使加工设备XY两个方向的运动误差得到均化。优选地，0(/之间的距离应为元件半径的1.5?2倍。
[0026]步骤b:以点0为中心，按等角度Θ作射线，保留经过元件的射线部分。根据元件口径的大小，射线间的夹角可作适当调整，一般需保证最大间距的两点应小于2mm。
[0027]步骤c:对步骤b保留下的每条射线，进行再次截断。为保证元件全口径加工效果，通常磨头需离开工件边缘一定距离，所以这里保留元件口径DX(l+k)之内的部分，其中k为磨头的出边比例，其优选为出边距离磨头口径大小。
[0028]步骤d:对步骤c保留下的每条射线段，按定长1进行等距划分，通常优选为1?2mm之间，形成等距间隔的一系列驻留点，线段边缘的部分可取整。
[0029]步骤e:根据步骤d生成的驻留点以及光学元件的面形误差，进行各驻留点的驻留时间计算。优选的计算方法为脉冲迭代算法，在每次迭代之前，为平衡各点疏密的影响，各驻留点需乘以其各自所占面积，即Θ.r.1，其中r为各驻留点到射线中心点0的距离。靠近射线中心处的驻留点所占面积较小，远离射线中心处的驻留点所占面积较大。
[0030]步骤f:抛光磨头沿该路径进行运动时，抛光磨头可与光学元件法线间产生一定的夹角，且夹角范围在0°?50°，但抛光磨头自身转动轴线在元件上的投影始终与此刻所处路径相重合。先运动到最边缘的线段AB且靠近射线中心A的一端，然后沿线段各驻留点运动到另外一端B，并按同一路径返回A。磨头在各驻留点分别驻留步骤e所计算的驻留时间，在沿同一路径返回时，各点仍按各自的驻留时间进行驻留。运动完一条线段后，再沿直线移动到下一条线段。每条线段均按此方式运动，直至所有线段全部运动完毕。
[0031 ]本实施方式中，优选地，抛光磨头可与元件法线间产生的夹角5°?15°之间。
【主权项】
1.可均化误差的抛光路径的生成方法，其特征是，该方法由以下步骤实现: 步骤一、确定光学元件0'外一点作为抛光路径延长线的交点0;并以该交点0为中心，按等角度Θ作射线，保留经过所述光学元件的每条射线； 步骤二、对步骤一保留的每条射线进行截断，获得所述光学元件口径DX(l+k)范围内的每条线段，所述k为抛光磨头的出边比例； 步骤三、对步骤二获得的每条线段按定长1进行等距划分，获得每条线段上等距间隔的多个驻留点； 步骤四、根据光学元件0'的面形误差以及步骤三获得的多个驻留点，计算抛光磨头在每条线段上往复运动时各驻留点的驻留时间； 步骤五、抛光磨头沿抛光路径进行运动，首先运动到光学元件口径边缘的线段AB且靠近交点0的一端A; 然后沿线段AB各驻留点运动到另一端B，再按原路径返回至A; 再沿直线移动到下一条线段;每条线段运动的方式均按线段AB的运动方式运动，直到光学元件口径D X (Ι+k)范围内的所有线段全部运动完毕，生成可均化误差的抛光路径。2.根据权利要求1所述的可均化误差的抛光路径的生成方法，其特征在于，步骤四中，在计算抛光磨头在各驻留点的驻留时间以前，各驻留点的面形误差需要乘以该驻留点的面积因子Θ.r.1，其中r为各驻留点到交点0的距离。3.根据权利要求1所述的可均化误差的抛光路径的生成方法，其特征在于，所述抛光磨头在每条线段上做往复运动时，经过相同驻留点的驻留时间均相同。4.根据权利要求1所述的可均化误差的抛光路径的生成方法，其特征在于，抛光磨头在抛光路径上进行运动时，抛光磨头与光学元件的法线间产生一定夹角，抛光磨头的转动轴线在光学元件上的投影始终与所述路径重合。5.根据权利要求4所述的可均化误差的抛光路径的生成方法，其特征在于，所述夹角范围在0°?50°之间。6.根据权利要求5所述的可均化误差的抛光路径的生成方法，其特征在于，所述夹角优选为5°?15°之间。
【专利摘要】可均化误差的抛光路径的生成方法，涉及光学加工领域，本发明的目的在于提供一种可均化误差的抛光路径，该路径可以对机床精度、磨头位置、磨头形状等引起的误差进行均化，避免各误差所带来的不利影响，使最终加工后的表面更加平滑，精度更高。该方法实施步骤为：首先确定元件外一点作等角度射线；保留经过元件的射线部分并对其作等距分；然后根据面形误差计算各点驻留时间。最后沿路径做依次往复式运动，且磨头轴线在元件上的投影始终与所处路径重合。本方法可在现有设备和相关配件不进行大幅变动的条件下，降低各种误差所带来的不利影响，提高低精度设备的性能与使用价值。
【IPC分类】B24B13/00
【公开号】CN105479295
【申请号】CN201510900678
【发明人】王绍治, 刘健, 隋永新, 杨怀江
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月9日