專利名稱：光學(xué)加工用拋光盤的光順能力評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)精密檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種拋光工具光順能力的評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)代光學(xué)加工中，通常使用計(jì)算機(jī)控制表面成形(簡稱CC0S)的方法來加工大中型鏡面。CCOS技術(shù)使用一個(gè)比エ件小很多的工具，沿特定路徑在エ件表面運(yùn)動(dòng)，通過控制工具在每一點(diǎn)的駐留時(shí)間，達(dá)到修正面形的效果。由于工具的運(yùn)動(dòng)路徑是一定的，而且工具的直徑比較小，拋光過程會(huì)產(chǎn)生周期性的波動(dòng)，進(jìn)而在エ件表面產(chǎn)生中高頻誤差。圖I中示出了某次實(shí)際應(yīng)用CCOS拋光后エ件的面形誤差分布圖，由圖I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エ件表面有規(guī)律性的紋路。通過將圖I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(huì)影響光學(xué)元件的成像質(zhì)量，可以使用拋光盤進(jìn)行光順的方法來消除中高頻誤差?，F(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)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エ件光學(xué)表面，如果拋光盤具有足夠的硬度，那么光順時(shí)其將跨越兩個(gè)相鄰高點(diǎn)之間的低洼區(qū)，此時(shí)，光學(xué)表面高點(diǎn)受到的壓カ比低點(diǎn)受到的壓カ大；在同樣的拋光條件下，高點(diǎn)的去除率也大于低點(diǎn)的去除率,高低點(diǎn)之間的差距隨著拋光的進(jìn)行而減小，從而達(dá)到去除中高頻誤差及光順面形的效果。在光順過程中，根據(jù)拋光盤材料和結(jié)構(gòu)的不同，可以將通常使用的拋光盤分為兩種浙青拋光盤(簡稱浙青盤)和剛適應(yīng)盤。浙青盤的使用可以追溯到人們開始加工光學(xué)鏡面的時(shí)代，在剛性基板的表面貼上ー層拋光浙青，就形成了浙青盤。由于浙青有一定的彈性，因而在拋光過程中可以在一定程度上適應(yīng)光學(xué)鏡面的變化。剛適應(yīng)盤的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，它由剛性基板、非牛頓液體和拋光膜組成。在高頻應(yīng)カ的作用下，非牛頓液體表現(xiàn)出固體的性質(zhì)；而在低頻應(yīng)カ的作用下，非牛頓液體則表現(xiàn)出液體的性質(zhì)。所以在拋光的時(shí)候，剛適應(yīng)盤能夠很好地適應(yīng)低頻鏡面的變化，同時(shí)對(duì)鏡面上的中高頻成分具有良好的光順效果。盡管針對(duì)光順的實(shí)際應(yīng)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(lián)系，直到參數(shù)化光順模型的出現(xiàn)。對(duì)于用作拋光工具的浙青拋光盤和剛適應(yīng)盤來說，工具的硬度會(huì)影響工具和エ件之間的壓力分布。假設(shè)初始面形誤差由式(I)給出的正弦面形方程來描繪，由Bridging模型可知，エ件表面壓カ在ー維方向的分布P(x)可以表不為式(2)。error (x) = PV (1-sin (2 n I x))(I)
xI
P(X)=Pttomml + Kmal error{x) = Pmmind + —-；~ error(x)1 + 1
/r k"
elastic others(つ)
在式(I)和式(2)中，PV是正弦形式誤差的峰谷誤差值；I是誤差的空間頻率；Pnofflinal是工具和エ件之間的壓力標(biāo)稱值；K total是工具的壓縮剛度，包含工具上的弾性材料和拋光膜在內(nèi)；K elastic是彈性材料的剛度；K Qthers是其它結(jié)構(gòu)(包含拋光盤、拋光液、包裹材料在內(nèi))的綜合剛度。然而，在實(shí)際的光順過程中，光順效率比拋光壓カ分布更具有實(shí)用性。對(duì)于如圖6中所示的正弦面形誤差，描述其光順效率的光順系數(shù)SF(Sm00thing Factor)可以定義為下式⑶
權(quán)利要求
1.ー種光學(xué)加工用拋光盤的光順能力評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟 (1)初始面形數(shù)據(jù)預(yù)處理首先取用一試驗(yàn)エ件，測量該試驗(yàn)エ件的初始面形數(shù)據(jù)，然后對(duì)初始面形數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，濾除其中的低頻誤差成分，得到濾波后初始面形數(shù)據(jù)； (2)最終面形數(shù)據(jù)預(yù)處理采用待評(píng)價(jià)其光順能力的拋光盤對(duì)上述試驗(yàn)エ件進(jìn)行光順，光順后測量該試驗(yàn)エ件的最終面形數(shù)據(jù)，然后對(duì)最終面形數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，濾除其中的低頻誤差成分，得到濾波后最終面形數(shù)據(jù)； (3)獲取濾波后差異面形數(shù)據(jù)將上述步驟(I)中獲得的濾波后初始面形數(shù)據(jù)與上述步驟(2)中獲得的濾波后最終面形數(shù)據(jù)作差，得到濾波后差異面形數(shù)據(jù)； (4)相關(guān)系數(shù)獲取從上述的濾波后初始面形數(shù)據(jù)和濾波后差異面形數(shù)據(jù)中選擇與所述拋光盤的拋光面大小一致的某一區(qū)域的特定面形數(shù)據(jù)，并計(jì)算該特定面形數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)； (5)相關(guān)系數(shù)判定如果得到的相關(guān)系數(shù)在給定值以上，則說明上述的某一區(qū)域中有光順行為發(fā)生，因而進(jìn)入下述的步驟(6);如果得到的相關(guān)系數(shù)小于給定值，則該區(qū)域中的特定面形數(shù)據(jù)棄之不用，然后返回步驟(4)在另一未知區(qū)域中重新進(jìn)行步驟(4)后的エ藝操作； (6)計(jì)算光順系數(shù)將從上述某一區(qū)域中獲取得到的濾波后初始面形數(shù)據(jù)、濾波后最終面形數(shù)據(jù)及濾波后差異面形數(shù)據(jù)代入光順參數(shù)化模型，并計(jì)算該區(qū)域中的光順系數(shù)SF1 ； (7)循環(huán)操作重新返回至步驟(4)在另一未知區(qū)域中重新進(jìn)行步驟(4) 步驟(6)的エ藝操作，直至選擇的區(qū)域遍歷整個(gè)試驗(yàn)エ件的光學(xué)表面，并最終計(jì)算得到一系列光順系數(shù)SF2、……、SFn，其中η為大于或等于2的整數(shù)； (8)繪制光順直線將上述步驟中得到的各光順系數(shù)SF1.……、SFn及對(duì)應(yīng)于エ件表面特定區(qū)域的初始面形誤差值RMS1,……、RMSn進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，繪制得到所述拋光盤的光順效率直線，根據(jù)該光順效率直線即可評(píng)價(jià)所述拋光盤的光順能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)加工用拋光盤的光順能力評(píng)價(jià)方法，其特征在于所述步驟(I)和步驟(2)的濾波處理過程中，濾波的截止頻率設(shè)定為所述拋光盤直徑的1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光學(xué)加工用拋光盤的光順能力評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述光順參數(shù)化模型為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)加工用拋光盤的光順能力評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述光順參數(shù)化模型為
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光學(xué)加工用拋光盤的光順能力評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述給定值取值為O. 8 I. O。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)加工用拋光盤的光順能力評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述給定值取值為O. 8。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)加工用拋光盤的光順能力評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟首先測量試驗(yàn)工件的初始面形數(shù)據(jù)，并進(jìn)行濾波處理；再對(duì)試驗(yàn)工件進(jìn)行光順，測量光順后的最終面形數(shù)據(jù)并進(jìn)行濾波處理；將濾波后初始面形數(shù)據(jù)與最終面形數(shù)據(jù)作差，得到濾波后差異面形數(shù)據(jù)；從濾波后初始面形數(shù)據(jù)和差異面形數(shù)據(jù)中選擇特定面形數(shù)據(jù)，并計(jì)算其相關(guān)系數(shù)；如果相關(guān)系數(shù)在給定值以上，則依據(jù)光順參數(shù)化模型開始計(jì)算光順系數(shù)；否則該數(shù)據(jù)棄之不用并重新進(jìn)行前述操作；根據(jù)得到的光順系數(shù)與初始面形誤差值進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得到光順效率直線；據(jù)此即可評(píng)價(jià)拋光盤的光順能力。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102853781SQ20121033291
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者彭小強(qiáng), 戴一帆, 舒勇, 胡皓, 石峰, 宋辭 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)