[发明专利]基于射流抛光利用稀疏双步距路径去除中频误差的加工方法

说明书

一种基于射流抛光利用稀疏双步距路径去除中频误差的加工方法，步骤为：首先确定出中频误差的周期结构，并测量得到射流抛光去除函数；对中频误差和去除函数进行二维傅里叶变换，同时为了控制加工误差以中频误差波谷位置为加工路径初始位置对其进行二维傅里叶变换；通过复数频谱最优化得出加工路径初始位置与最终位置间补偿距离、相邻路径间最优步距和相应加工系数；通过得到的加工参数规划出稀疏双步距栅格路径；最终控制工业机器人加工。本发明不需要任何附加成本，仅需改变相邻路径之间的步距和各路径对应加工系数至理论分析得到的最优值，便可高效消除工件表面周期结构状中频误差幅值，且对元件低频、高频误差无影响。

技术领域

本发明属于光学抛光领域，特别是一种基于射流抛光利用稀疏双步距路径去除中频误差的加工方法。

背景技术

随着现代光学技术的发展，超精密光学元件应用在越来越多的领域，为了满足超精密光学元件迫切的加工需求，计算机控制成形(CCOS)的子孔径抛光方法应用的最广泛，这些加工方法在加工过程中会因为栅格周期路径间的卷积效应容易产生周期波纹状的中频误差，此误差难以在之后的工序中消除，这会导致光学元件散射率变高，甚至发生自干涉现象。目前解决此问题的主流方法是使用硬工具头进行光顺或者伪随机路径进行加工，但该这两种方法均会破坏低频面形且对机床的刚度及稳定性要求极高。因此有必要发明一种工艺来去除已经产生的中频误差，射流抛光是一种新型抛光方法，其去除函数小，加工精度高，可以用很小的去除量去除中频误差的高点，所以可以在不破坏表面面形的前提下高效去除产生的中频误差，这对加工领域的发展有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有子孔径抛光方法易产生中频误差且缺少高效的抑制手段，提出一种基于射流抛光利用稀疏双步距路径去除中频误差的加工方法，该方法仅在改变路径间不同间距和相应加工系数的要求下实现去除中频误差且不影响低、高频误差。该方法拓展了射流抛光的应用场景，并对提高高端光学元件的制造精度和效率有重大意义。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于射流抛光利用稀疏双步距路径去除中频误差的加工方法，特点在于包括下列步骤：

1)确定周期结构中频误差z₀(x,y)及其周期T₁：通过测量获得工件面形数据，利用图像处理读取中频误差并获取其结构周期；

2)确定去除函数f(x,y)，并对其进行频谱分析：应用抛光工艺过程进行去除函数试验提取去除函数，或直接使用已知的去除函数，对去除函数f(x,y)进行二维傅里叶变换得到频谱函数F(f(x,y))，为得到其真实频谱值还需要进行转换，处理方法如下，

其中，Y是直接变换出的频谱值，M、N分别是对去除函数原矩阵差值放大后得到的矩阵的行列数，a代表矩阵放大的倍数；

3)确定加工路径的初始位置g₀(x,y)，对其进行频谱分析：确定好中频误差z₀(x,y)的位置信息后，可以将其波谷位置作为加工路径的初始位置，为了控制加工误差可以先利用周期冲激序列函数来表达初始位置的加工路径，后续路径变换均基于该函数，其可以表达为，

其频谱为：

4)确定最终位置的加工路径g₂(x,y)：可以通过在步骤3)中确定的初始位置上加上补偿距离从而得到最终位置的加工路径，方法如下，

其频谱为：