[发明专利]气囊抛光加工大口径光学元件的边缘精度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气囊抛光元件加工过程中控制边缘精度的方法，属于光学加工领域。

背景技术

镜面边缘区域的加工是大口径光学元件加工过程中的难点，传统的光学加工技术以及计算机控制小尺寸工具加工技术对此都没有很好的解决办法。这是因为抛光工具对待加工元件边缘的非连续局部作用，导致待加工元件边缘区域的精度急剧下降。抛光工具若不伸出待加工元件边缘，边缘区域将产生翘边，若伸出待加工元件边缘则容易出现“塌边”。一旦出现“塌边”，整个加工过程就要从头开始，甚至被放弃，这被称为光学加工过程中的“边缘效应”。气囊抛光技术由于其抛光工具的复杂性，其“边缘效应”尤为显著，严重制约了大口径光学加工的精度和效率，是亟待解决的技术难点。根据可查阅的文献，目前，国内外大口径光学元件加工中，对边缘控制的处理常采用下述两种方法：一种是先抛光一块比设计尺寸略大的待加工元件，然后通过机械切割的方式去掉不满足精度的边缘区域，这种方式通常会在机械切割过程中破坏主面的精度，并且存在很大的风险，成本也较高；另一种方式是采用某种抛光方法(如应力盘加工)进行初加工，再利用例子束进行边缘修形，这种方式需要更换加工方法，且离子束抛光的效率很低，不适合大批量加工。

发明内容

本发明为了解决现有光学元件加工方法解决“边缘效应”过程中造成的破坏主面精度、风险大、成本高和效率低的问题，从而提供一种针对气囊抛光加工大口径光学元件的边缘精度控制方法。

气囊抛光加工大口径光学元件的边缘精度控制方法，它包括如下步骤：

步骤一：获取待加工元件对应材料的边缘区域去除函数；

步骤二：根据步骤一获得的边缘区域去除函数建立待加工元件边缘区域去除函数库，所述边缘区域去除函数库为根据抛光气囊的压缩量f_i和伸出量d_i一一对应的边缘区域去除函数；

步骤三：根据抛光路径的间隙m和抛光气囊的压缩量f_i计算待加工元件边缘区域的宽度；

步骤四：根据步骤三获取的待加工元件边缘区域的宽度、抛光路径的间隙m、抛光气囊的压缩量f_i和伸出量d_i从步骤二所述边缘区域去除函数库中提取相应的去除函数；

所述提取的边缘区域去除函数为其中i＝1，2....n，(x，y)为抛光区域内点的坐标；

步骤五：根据步骤四提取的边缘区域去除函数对待加工元件边缘设定边缘区域去除函数的驻留时间t_n；所述驻留时间t_n为抛光工具在待加工元件边缘区域所停留的时间；

步骤六：根据材料去除叠加原理对待加工元件进行边缘区域的误差轮廓预测计算，获得待加工元件边缘区域的面形误差，即边缘区域误差分布的方均根值E；

步骤七：评估步骤六获得的待加工元件边缘区域的面形误差是否达到加工要求；

即设待加工元件边缘区域的面形误差的加工要求为A：如果E＜A，或E＝A，则进入步骤八；如果E＞A，则返回步骤五重新设定驻留时间；

步骤八：获取待加工元件边缘位置响应的去除函数的驻留时间值，生成抛光文件，执行抛光过程。

所述步骤五中根据步骤四提取的对应的边缘区域去除函数对待加工元件边缘设定边缘区域去除函数的驻留时间的过程如下，其中该过程中边缘区域的误差分布为e₀(x，y)_edge，边缘区域误差分布的方均根值为E₀：

步骤五A：待加工元件边缘区域上的n个边缘区域去除函数设定驻留时间t_n，i＝1，2....n；

步骤五B：计算在步骤五A中的驻留时间下的边缘区域的误差分布e₀(x，y)_edge；