[发明专利]一种确定性光学抛光技术驻留时间求解方法

说明书

本发明公开了一种确定性光学抛光技术驻留时间求解方法，本发明的方法利用机床速度、加速度性能参数构建双边约束求解确定性抛光技术驻留时间，解决了目前确定性光学抛光技术驻留时间求解与机床速度、加速度性能参数的不匹配的问题，具有简单易用、计算效率高、鲁棒性好等优点，提高了抛光工艺过程控制的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及计算机控制光学表面成形技术领域，具体涉及一种满足机床速度、加速度性能约束的确定性光学抛光技术驻留时间求解方法。

背景技术

确定性光学抛光技术是一种利用抛光工具去除量可控特性，保持抛光过程的稳定性，精确控制抛光头的运动轨迹和驻留时间实现确定量抛光的先进光学制造技术，主要包括磁流变抛光、离子束抛光、气囊抛光、数控小工具抛光等技术。其中，驻留时间求解方法是确定性光学抛光技术实现光学元件面形误差精确修形的关键技术之一。

驻留时间是通过数控机床运动轴速度变化来实现的，而速度的变化受限于机床的极限加速度的限制，不能过大、过小或者变化过快，因而驻留时间求解需要满足机床动态约束条件。目前确定性光学抛光驻留时间求解算法主要有傅里叶变换法、数值迭代法、矩阵方程求解法等三种方法。其中，矩阵方程求解方法将驻留时间求解二维反卷积模型转换成矩阵模型，不受抛光斑形状、抛光轨迹的限制，具有较高的计算精度，应用较为普遍。在现有的驻留时间求解算法中，获得的一般只是非负约束最小二乘解，并未考虑机床的速度、加速度约束条件，没有将数学模型和机床速度、加速度性能很好的关联起来，直接生成数控程序可能会出现与机床速度、加速度性能不匹配的问题，假如机床性能不能满足驻留时间对机床速度和加速度变化的要求，会导致实际抛光面形收敛效率低，修形精度差。

鉴于现有确定性光学抛光技术驻留时间求解方法的问题，亟需一种满足机床速度、加速度性能约束的确定性光学抛光技术驻留时间求解方法。

发明内容

针对现有确定性光学抛光技术驻留时间求解没有很好的匹配机床速度、加速度性能的问题，本发明提出了一种满足机床速度、加速度性能约束的确定性光学抛光技术驻留时间求解方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种确定性光学抛光技术驻留时间求解方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1，通过干涉仪测量待加工工件面形，计算待加工工件的去除量分布；

步骤S2，采集采斑件的抛光斑以获得去除函数；

步骤S3，根据待加工工件的尺寸设计抛光轨迹；

步骤S4，基于去除量分布、去除函数和抛光轨迹，构建机床速度、加速度性能约束下的驻留时间双边约束求解模型；

步骤S5，进行双边约束下的驻留时间求解；

步骤S6，根据驻留时间计算轨迹点的进给速度，验证后生成数控程序进行加工。

优选的，所述步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S11，利用干涉仪对待加工工件表面的面形进行测量，并将测量到的面形与目标面形比较，获得待加工工件去除量分布h(x，y)；

步骤S12，将去除量分布进行离散化，得到M个离散化后的控制点，第k个控制点的去除量为H_k(x，y)，其中，1≤k≤M。

优选的，所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21，选取一件与待加工工件同材质的采斑件，测量其初始面形，然后在抛光时间T_s下采集抛光斑，测量采斑后的工件面形；

步骤S22，将采斑件采斑前后测量的面形相减，之后再除以采斑时间，获得去除函数r(x，y)。