[发明专利]一种基于干涉仪复合测量的射流抛光去除函数提取方法

说明书

本发明公开了一种基于干涉仪复合测量的射流抛光去除函数提取方法，通过三次测量的面形数据，预处理采斑后面形，再进行抛光区域匹配、白光干涉仪分辨率下的初始面形估计，最终高精度地获取去除函数，解决了白光干涉仪的视场小，难以精确匹配采斑前后工件的面形的难题，提升了去除函数提取的精度。还提升了射流去除函数提取的自动化程度，通过高普适性的算法进行预处理采斑后面形、匹配采斑区域、插补初始面形、计算去除函数，大大降低了人工操作的复杂度，提升了工艺执行效率。本发明保证了采斑前后工件采斑区域相对位置的高度一致性，无需在白光干涉仪和机床上配备精密定位工具，降低了测量工艺成本，也能够避免测量过程中定位工具的装配误差。

技术领域

本发明涉及光学元件超精密加工技术领域，具体涉及一种基于干涉仪复合测量的射流抛光去除函数提取方法。

背景技术

射流抛光是一种通过与研磨颗粒混合的抛光液在工件表面上高速作用来去除材料的新型抛光技术。与传统的抛光技术相比，射流抛光具有许多优点，包括亚表面低损伤、适用于高陡度和大曲率的工件、成本较低等，因而成为光学镜面高精度成形不可或缺的手段之一。

在射流抛光过程中，准确提取去除函数对于精确计算驻留时间、保证加工面形精度具有重要意义。传统提取去除函数的方法是通过激光干涉仪测量抛光斑，然而激光干涉仪的分辨率低且射流抛光斑的轮廓陡峭、尺寸小(直径约2～4mm)，因此用激光干涉仪直接测量，抛光斑的数据缺失严重导致无法获取完整的射流抛光去除函数。白光干涉仪采用分层扫描技术分辨率高，可以精确测量微小区域轮廓，但是白光干涉仪的视场小(直径约4～7mm)，不可能获得全口径面形。在采斑前后很难准确地定位工件的面形。此外，由于采斑工件的初始面形对采斑后的工件面形有不可忽略的影响，不考虑工件的初始面形而使用白光干涉仪直接提取去除函数，将严重影响去除函数的提取精度。为了确保工件在采斑前后的位置一致，需要在白光干涉仪和机床上同时配备精密定位工具，从而保持采斑前后工件采斑区域的相对位置一致性。但是，这种方法的技术过程复杂且成本高，此外，在测量中还会引入定位工具的装配误差。

非专利文献《Sub-aperture stitching interferometry based on digitalholography》中的子孔径面形拼接(SAFS)方法可以获得全口径采斑工件的面形，解决视场受限的问题。然而，采用这种白光干涉仪的子孔径面形拼接技术也存在一些问题。首先，多个子孔径面形的测量将不可避免地引入子孔径测量时的进给位置误差。其次，面形拼接也不可避免地引入了重叠区域的计算误差。另外，SAFS方法需要大量的子孔径面形参与计算，计算效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于干涉仪复合测量的射流抛光去除函数提取方法，以解决现有技术中在提取去除函数过程中存在的上述问题，实现采用激光、白光干涉仪复合测量的手段提取射流抛光去除函数的的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于干涉仪复合测量的射流抛光去除函数提取方法，包括以下步骤：

S1、采用激光干涉仪测量采斑前的工件面形F_bl；

S2、在射流抛光机床上采集入射时间为T_s的射流抛光斑，采用激光干涉仪测量采斑后的工件面形F_al；用白光干涉仪采斑后，测量得到的面形为L_Φ×L_Φ的方形区域Φ，面形用F_aw′表示；

S3、将面形F_aw′进行预处理，以获得无噪声或“孔洞”的面形F_aw；

S4、通过粒子群优化方法确定面形F_al中的方形区域Φ；

S5、确定射流抛光斑边界

S6、计算采斑前工件在区域σ内的白光干涉仪分辨率下的面形