专利名称：光学加工用抛光盘的光顺能力评价方法
技术领域：
本发明属于光学精密检测技术领域，尤其涉及一种抛光工具光顺能力的评价方法。
背景技术：
在当代光学加工中，通常使用计算机控制表面成形(简称CC0S)的方法来加工大中型镜面。CCOS技术使用一个比エ件小很多的工具，沿特定路径在エ件表面运动，通过控制工具在每一点的驻留时间，达到修正面形的效果。由于工具的运动路径是一定的，而且工具的直径比较小，抛光过程会产生周期性的波动，进而在エ件表面产生中高频误差。图I中示出了某次实际应用CCOS抛光后エ件的面形误差分布图，由图I可见，尽管CCOS抛光后面形 误差的值比较小，但是我们可以明显地看到エ件表面有规律性的纹路。通过将图I中不同频率成分的误差分离开来，可以得到分别如图2 图4所示的低、中、高频误差成分分布图。由于中高频误差会影响光学元件的成像质量，可以使用抛光盘进行光顺的方法来消除中高频误差。现有技术中进行光顺的原理如图5所示。由图5可见，光顺的过程是很自然的，抛光盘作用在高低起伏不同的エ件光学表面，如果抛光盘具有足够的硬度，那么光顺时其将跨越两个相邻高点之间的低洼区，此时，光学表面高点受到的压カ比低点受到的压カ大；在同样的抛光条件下，高点的去除率也大于低点的去除率,高低点之间的差距随着抛光的进行而减小，从而达到去除中高频误差及光顺面形的效果。在光顺过程中，根据抛光盘材料和结构的不同，可以将通常使用的抛光盘分为两种浙青抛光盘(简称浙青盘)和刚适应盘。浙青盘的使用可以追溯到人们开始加工光学镜面的时代，在刚性基板的表面贴上ー层抛光浙青，就形成了浙青盘。由于浙青有一定的弹性，因而在抛光过程中可以在一定程度上适应光学镜面的变化。刚适应盘的结构相对复杂，它由刚性基板、非牛顿液体和抛光膜组成。在高频应カ的作用下，非牛顿液体表现出固体的性质；而在低频应カ的作用下，非牛顿液体则表现出液体的性质。所以在抛光的时候，刚适应盘能够很好地适应低频镜面的变化，同时对镜面上的中高频成分具有良好的光顺效果。尽管针对光顺的实际应用，研究者提出了各种各样的方法来消除中高频，但是长期以来很少有人明确地建立光顺过程与抛光工具特性之间的联系，直到參数化光顺模型的出现。对于用作抛光工具的浙青抛光盘和刚适应盘来说，工具的硬度会影响工具和エ件之间的压力分布。假设初始面形误差由式(I)给出的正弦面形方程来描绘，由Bridging模型可知，エ件表面压カ在ー维方向的分布P(x)可以表不为式(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是正弦形式误差的峰谷误差值；I是误差的空间频率；Pnofflinal是工具和エ件之间的压力标称值；K total是工具的压缩刚度，包含工具上的弾性材料和抛光膜在内；K elastic是弹性材料的刚度；K Qthers是其它结构(包含抛光盘、抛光液、包裹材料在内)的综合刚度。然而，在实际的光顺过程中，光顺效率比抛光压カ分布更具有实用性。对于如图6中所示的正弦面形误差，描述其光顺效率的光顺系数SF(Sm00thing Factor)可以定义为下式⑶
权利要求
1.ー种光学加工用抛光盘的光顺能力评价方法，包括以下步骤 (1)初始面形数据预处理首先取用一试验エ件，测量该试验エ件的初始面形数据，然后对初始面形数据进行滤波处理，滤除其中的低频误差成分，得到滤波后初始面形数据； (2)最終面形数据预处理采用待评价其光顺能力的抛光盘对上述试验エ件进行光顺，光顺后测量该试验エ件的最終面形数据，然后对最终面形数据进行滤波处理，滤除其中的低频误差成分，得到滤波后最終面形数据； (3)获取滤波后差异面形数据将上述步骤(I)中获得的滤波后初始面形数据与上述步骤(2)中获得的滤波后最終面形数据作差，得到滤波后差异面形数据； (4)相关系数获取从上述的滤波后初始面形数据和滤波后差异面形数据中选择与所述抛光盘的抛光面大小一致的某一区域的特定面形数据，并计算该特定面形数据的相关系数； (5)相关系数判定如果得到的相关系数在给定值以上，则说明上述的某一区域中有光顺行为发生，因而进入下述的步骤(6);如果得到的相关系数小于给定值，则该区域中的特定面形数据弃之不用，然后返回步骤(4)在另一未知区域中重新进行步骤(4)后的エ艺操作； (6)计算光顺系数将从上述某一区域中获取得到的滤波后初始面形数据、滤波后最终面形数据及滤波后差异面形数据代入光顺參数化模型，并计算该区域中的光顺系数SF1 ； (7)循环操作重新返回至步骤(4)在另一未知区域中重新进行步骤(4) 步骤(6)的エ艺操作，直至选择的区域遍历整个试验エ件的光学表面，并最终计算得到一系列光顺系数SF2、……、SFn，其中η为大于或等于2的整数； (8)绘制光顺直线将上述步骤中得到的各光顺系数SF1.……、SFn及对应于エ件表面特定区域的初始面形误差值RMS1,……、RMSn进行数据拟合，绘制得到所述抛光盘的光顺效率直线，根据该光顺效率直线即可评价所述抛光盘的光顺能力。
2.根据权利要求I所述的光学加工用抛光盘的光顺能力评价方法，其特征在于所述步骤(I)和步骤(2)的滤波处理过程中，滤波的截止频率设定为所述抛光盘直径的1/2。
3.根据权利要求I或2所述的光学加工用抛光盘的光顺能力评价方法，其特征在于，所述光顺參数化模型为
4.根据权利要求3所述的光学加工用抛光盘的光顺能力评价方法，其特征在于，所述光顺參数化模型为
5.根据权利要求I或2所述的光学加工用抛光盘的光顺能力评价方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述给定值取值为O. 8 I. O。
6.根据权利要求5所述的光学加工用抛光盘的光顺能力评价方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述给定值取值为O. 8。
全文摘要
本发明公开了一种光学加工用抛光盘的光顺能力评价方法，包括以下步骤首先测量试验工件的初始面形数据，并进行滤波处理；再对试验工件进行光顺，测量光顺后的最终面形数据并进行滤波处理；将滤波后初始面形数据与最终面形数据作差，得到滤波后差异面形数据；从滤波后初始面形数据和差异面形数据中选择特定面形数据，并计算其相关系数；如果相关系数在给定值以上，则依据光顺参数化模型开始计算光顺系数；否则该数据弃之不用并重新进行前述操作；根据得到的光顺系数与初始面形误差值进行数据拟合，得到光顺效率直线；据此即可评价抛光盘的光顺能力。
文档编号G01B11/24GK102853781SQ20121033291
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者彭小强, 戴一帆, 舒勇, 胡皓, 石峰, 宋辞 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学