[发明专利]一种用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法

权利要求书

1.一种用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，所述机械手定位方法，包括如下步骤：

步骤S1，在光学元件上选定定位区域，并在定位区域内加工直角标记，所述直角标记包括原点和从原点出发的两个正交向量，作为光学元件的工件坐标系；

步骤S2,将光学元件固定于工作台上；

步骤S3，控制机械手抛光磨头，在光学元件的定位区域内，采用相同的工作参数加工至少三个驻留斑，且三个驻留斑最大直径处的圆心点的顺序连接线形成一个直角，作为机械手的加工坐标系；

步骤S4,测量三个驻留斑最大直径处的圆心点在工件坐标系中的坐标和最大直径处的直径尺寸；

步骤S5,根据步骤S4测量得到的三个驻留斑点的坐标及直径尺寸，计算加工坐标系相对工件坐标系的空间位置关系；

步骤S6，根据所述加工坐标系和工件坐标系的空间位置关系，调整机械手抛光程序中的加工坐标系，再输入光学元件的基本尺寸参数，完成机械手定位。

2.根据权利要求1所述的用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，步骤S5中的空间位置关系，包括空间俯仰角和水平位移。

3.根据权利要求2所述的用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，步骤S5进一步包括：

步骤S51，根据驻留斑直径尺寸及磨头参数，计算驻留斑的压入深度；

步骤S52，根据压入深度及磨头参数，计算在直角标记两个方向上的俯仰角；

步骤S53，根据驻留斑最大直径处圆心点坐标及三个驻留斑A、B、C在加工坐标系中的坐标值，计算加工坐标系与工件坐标系的水平位移。

4.根据权利要求3所述的用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，所述抛光磨头采用气囊抛光磨头；磨头参数为抛光气囊半径；

通过式(1)计算抛光气囊的压入深度d_i：

式(1)中，测量得到的驻留斑尺寸r_i(i＝A,B,C)和气囊半径R_i(i＝A,B,C)；

通过式(2)和(3)计算直角标记两个方向的俯仰角θ_x、θ_y：

式(2)和(3)中，L_AB和L_BC分别为抛光气囊沿AB和BC直线在加工坐标系上的运动距离；d_A、d_B、d_C分别为驻留斑A、B、C的压入深度。

5.根据权利要求4所述的用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，所述加工坐标系与工件坐标系的水平位移，为三个驻留斑的水平位移的平均值。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，所述定位区域，尺寸至少为60mm×60mm，且区域内粗糙度优于12nm，平面度优于10μm。

7.根据权利要求1至5任一项所述的用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，所述光学元件采用键槽或定位销固定在工作台上。

8.根据权利要求1至5任一项所述的用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，当需要光学元件多次安装于工作台上时，重复定位精度优于30μm。

9.根据权利要求1至5任一项所述的用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，所述相同的工作参数，包括抛光磨头采用相同的压力、转速、驻留时间。

10.根据权利要求1至5任一项所述的用于光学元件空间曲面抛光的机械手定位方法，其特征在于，所述步骤S4中测量，采用激光干涉仪配4寸平面标准镜进行。