[發(fā)明專利]適用于離子束拋光的工件定位誤差標(biāo)定及補(bǔ)償方法

有效

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• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108044408B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧偉杰;尹小林;唐瓦;薛棟林;李銳鋼;張學(xué)軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B49/12
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發(fā)明通過獲得工件中心相對離子源束流中心的空間位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)離子束拋光過程中工件位置精確標(biāo)定。激光跟蹤儀通過接觸式測量工件上的線、面等基準(zhǔn)信息，再進(jìn)行立體幾何計(jì)算得到工件中心空間位置信息。離子源開啟后進(jìn)行法拉第杯掃描，獲得離子束流分布及其中心位置，得到離子束中心相對法拉第杯中心坐標(biāo)系位置。在本發(fā)明中，工件中心空間位置經(jīng)過以下傳遞：工件→靶球基座→法拉第杯→離子束流，獲得工件中心相對離子束流中心的空間位置，從而實(shí)現(xiàn)離子束拋光過程中工件位置精確標(biāo)定。然后CNC代碼中駐留時(shí)間坐標(biāo)減去工件中心相對離子束中心的空間位置關(guān)系，通過軟件將定位誤差進(jìn)行偏置補(bǔ)償。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密光學(xué)制造領(lǐng)域，涉及離子束拋光過程中被加工光學(xué)元件與離子源加工坐標(biāo)系中位置誤差精確標(biāo)定及補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

離子束拋光技術(shù)的原理是利用離子源產(chǎn)生的高能離子對光學(xué)元件(工件)表面轟擊，基于原子物理濺射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)工件表面材料去除。該方法具有許多傳統(tǒng)加工方法所不具有的優(yōu)點(diǎn)。它的去除函數(shù)是回轉(zhuǎn)對稱的高斯型，并且非常穩(wěn)定，因此離子束拋光確定性高，面形誤差收斂快；離子束拋光是非接觸式拋光方法，不存在接觸應(yīng)力和應(yīng)變，在工件邊緣時(shí)去除函數(shù)不發(fā)生變化，不產(chǎn)生邊緣效應(yīng)等負(fù)面影響。離子束拋光技術(shù)由于加工精度高、確定性好,應(yīng)用越來越廣泛,成為了高精度光學(xué)元件制造過程中首選的拋光方法之一。

定位誤差是影響離子束拋光精度的主要因素之一。定位誤差是工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的實(shí)際位置與理論位置之間的偏差，具體描述為工件坐標(biāo)系相對離子源加工坐標(biāo)系的位置差。傳統(tǒng)處理方式為，對工件進(jìn)行精密裝夾，保證工件與離子源加工坐標(biāo)系的精密映射與設(shè)計(jì)值相符，盡量使定位誤差為零，從而減小定位誤差對離子束加工精度的影響。但是這種方式要求對工件的夾具進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)并精密制造，且在裝夾各個步驟都有精度要求，提高了離子束拋光的設(shè)備成本及時(shí)間成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種簡單易行、易于操作的離子束拋光過程中工件在離子束加工坐標(biāo)系中定位誤差精確標(biāo)定方法，并在加工過程中通過軟件將定位誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：提供1、一種適用于離子束拋光的工件定位誤差標(biāo)定及補(bǔ)償方法，提供：工件安裝板、離子源、激光跟蹤儀、靶標(biāo)球、工業(yè)測量相機(jī)，靶球基座，法拉第杯，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：將工件固定在工件安裝板上；

步驟2：架設(shè)激光跟蹤儀，其中激光跟蹤儀的測量范圍覆蓋整個工件及靶球基座；

步驟3：激光跟蹤儀結(jié)合靶標(biāo)球測量工件中心的空間位置信息，設(shè)為(x_w,y_w,z_w)；

步驟4：將靶球放置在靶球基座上，獲得靶球基座中心的在激光跟蹤儀測量坐標(biāo)系中的空間位置，設(shè)為(x_b,y_b,z_b)；

步驟5：采用激光跟蹤儀計(jì)算步驟3及步驟4獲得的空間位置數(shù)據(jù)，兩者相減得到工件中心相對靶球基座中心的空間坐標(biāo)變換(Δx₁,Δy₁,Δz₁)，其變換矩陣如式(0.1)所示；

步驟6：通過工業(yè)測量相機(jī)精密標(biāo)定靶球基座與法拉第杯中心孔(x_f,y_f,z_f)的相對位置(Δx₂,Δy₂,Δz₂)；代入步驟5數(shù)據(jù)，計(jì)算得到工件中心相對法拉第杯中心孔的空間坐標(biāo)變換關(guān)系，其變換矩陣如式所示：

步驟7：關(guān)閉離子束加工設(shè)備的真空倉門，抽取真空，到達(dá)預(yù)定真空度后開啟離子源；