[發明專利]光學加工用拋光盤的光順能力評價方法

有效

• 申請號: 201210332912.X
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN102853781A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 彭小強;戴一帆;舒勇;胡皓;石峰;宋辭
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術領域

本發明屬于光學精密檢測技術領域，尤其涉及一種拋光工具光順能力的評價方法。

背景技術

在當代光學加工中，通常使用計算機控制表面成形(簡稱CCOS)的方法來加工大中型鏡面。CCOS技術使用一個比工件小很多的工具，沿特定路徑在工件表面運動，通過控制工具在每一點的駐留時間，達到修正面形的效果。由于工具的運動路徑是一定的，而且工具的直徑比較小，拋光過程會產生周期性的波動，進而在工件表面產生中高頻誤差。圖1中示出了某次實際應用CCOS拋光后工件的面形誤差分布圖，由圖1可見，盡管CCOS拋光后面形誤差的值比較小，但是我們可以明顯地看到工件表面有規律性的紋路。通過將圖1中不同頻率成分的誤差分離開來，可以得到分別如圖2～圖4所示的低、中、高頻誤差成分分布圖。由于中高頻誤差會影響光學元件的成像質量，可以使用拋光盤進行光順的方法來消除中高頻誤差。

現有技術中進行光順的原理如圖5所示。由圖5可見，光順的過程是很自然的，拋光盤作用在高低起伏不同的工件光學表面，如果拋光盤具有足夠的硬度，那么光順時其將跨越兩個相鄰高點之間的低洼區，此時，光學表面高點受到的壓力比低點受到的壓力大；在同樣的拋光條件下，高點的去除率也大于低點的去除率，高低點之間的差距隨著拋光的進行而減小，從而達到去除中高頻誤差及光順面形的效果。

在光順過程中，根據拋光盤材料和結構的不同，可以將通常使用的拋光盤分為兩種：瀝青拋光盤(簡稱瀝青盤)和剛適應盤。瀝青盤的使用可以追溯到人們開始加工光學鏡面的時代，在剛性基板的表面貼上一層拋光瀝青，就形成了瀝青盤。由于瀝青有一定的彈性，因而在拋光過程中可以在一定程度上適應光學鏡面的變化。剛適應盤的結構相對復雜，它由剛性基板、非牛頓液體和拋光膜組成。在高頻應力的作用下，非牛頓液體表現出固體的性質；而在低頻應力的作用下，非牛頓液體則表現出液體的性質。所以在拋光的時候，剛適應盤能夠很好地適應低頻鏡面的變化，同時對鏡面上的中高頻成分具有良好的光順效果。

盡管針對光順的實際應用，研究者提出了各種各樣的方法來消除中高頻，但是長期以來很少有人明確地建立光順過程與拋光工具特性之間的聯系，直到參數化光順模型的出現。

對于用作拋光工具的瀝青拋光盤和剛適應盤來說，工具的硬度會影響工具和工件之間的壓力分布。假設初始面形誤差由式(1)給出的正弦面形方程來描繪，由Bridging模型可知，工件表面壓力在一維方向的分布P(x)可以表示為式(2)。

error(x)＝PV(1-sin(2π·ξ·x))????????????????????????(1)

P(x)=Pnominal+κtotal·error(x)=Pnominal+11κelastic+1κothers·error(x)---(2)]]>