[發(fā)明專利]氣囊拋光加工大口徑光學(xué)元件的邊緣精度控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310095057.X
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103144004A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李洪玉;汪洪源;張偉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00;B24B51/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(xué)加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鏡面邊緣區(qū)域的加工是大口徑光學(xué)元件加工過程中的難點，傳統(tǒng)的光學(xué)加工技術(shù)以及計算機控制小尺寸工具加工技術(shù)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(xù)局部作用，導(dǎo)致待加工元件邊緣區(qū)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(qū)域?qū)a(chǎn)生翹邊，若伸出待加工元件邊緣則容易出現(xiàn)“塌邊”。一旦出現(xiàn)“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(xué)加工過程中的“邊緣效應(yīng)”。氣囊拋光技術(shù)由于其拋光工具的復(fù)雜性，其“邊緣效應(yīng)”尤為顯著，嚴重制約了大口徑光學(xué)加工的精度和效率，是亟待解決的技術(shù)難點。根據(jù)可查閱的文獻，目前，國內(nèi)外大口徑光學(xué)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(shè)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(qū)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(fēng)險，成本也較高；另一種方式是采用某種拋光方法(如應(yīng)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有光學(xué)元件加工方法解決“邊緣效應(yīng)”過程中造成的破壞主面精度、風(fēng)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(xué)元件的邊緣精度控制方法。

氣囊拋光加工大口徑光學(xué)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(yīng)材料的邊緣區(qū)域去除函數(shù)；

步驟二：根據(jù)步驟一獲得的邊緣區(qū)域去除函數(shù)建立待加工元件邊緣區(qū)域去除函數(shù)庫，所述邊緣區(qū)域去除函數(shù)庫為根據(jù)拋光氣囊的壓縮量f_i和伸出量d_i一一對應(yīng)的邊緣區(qū)域去除函數(shù)；

步驟三：根據(jù)拋光路徑的間隙m和拋光氣囊的壓縮量f_i計算待加工元件邊緣區(qū)域的寬度；

步驟四：根據(jù)步驟三獲取的待加工元件邊緣區(qū)域的寬度、拋光路徑的間隙m、拋光氣囊的壓縮量f_i和伸出量d_i從步驟二所述邊緣區(qū)域去除函數(shù)庫中提取相應(yīng)的去除函數(shù)；

所述提取的邊緣區(qū)域去除函數(shù)為其中i＝1，2....n，(x，y)為拋光區(qū)域內(nèi)點的坐標；

步驟五：根據(jù)步驟四提取的邊緣區(qū)域去除函數(shù)對待加工元件邊緣設(shè)定邊緣區(qū)域去除函數(shù)的駐留時間t_n；所述駐留時間t_n為拋光工具在待加工元件邊緣區(qū)域所停留的時間；

步驟六：根據(jù)材料去除疊加原理對待加工元件進行邊緣區(qū)域的誤差輪廓預(yù)測計算，獲得待加工元件邊緣區(qū)域的面形誤差，即邊緣區(qū)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(qū)域的面形誤差是否達到加工要求；

即設(shè)待加工元件邊緣區(qū)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(shè)定駐留時間；

步驟八：獲取待加工元件邊緣位置響應(yīng)的去除函數(shù)的駐留時間值，生成拋光文件，執(zhí)行拋光過程。

所述步驟五中根據(jù)步驟四提取的對應(yīng)的邊緣區(qū)域去除函數(shù)對待加工元件邊緣設(shè)定邊緣區(qū)域去除函數(shù)的駐留時間的過程如下，其中該過程中邊緣區(qū)域的誤差分布為e₀(x，y)_edge，邊緣區(qū)域誤差分布的方均根值為E₀：

步驟五A：待加工元件邊緣區(qū)域上的n個邊緣區(qū)域去除函數(shù)設(shè)定駐留時間t_n，i＝1，2....n；

步驟五B：計算在步驟五A中的駐留時間下的邊緣區(qū)域的誤差分布e₀(x，y)_edge；