一種光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法
【專利摘要】一種光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法涉及光學(xué)元件的加工領(lǐng)域，旨在提供一種無(wú)需調(diào)整工件而自動(dòng)消除安裝誤差的方法。該方法采取如下步驟，首先，將光學(xué)元件裝夾在機(jī)床工作臺(tái)上并對(duì)光學(xué)元件表面進(jìn)行測(cè)量。然后，根據(jù)位姿誤差向量構(gòu)造變換矩陣將實(shí)際位置測(cè)量點(diǎn)變換為理論位置測(cè)量點(diǎn)；建立求解位姿誤差向量的目標(biāo)函數(shù)及求解數(shù)學(xué)模型，并對(duì)位姿誤差進(jìn)行求解；根據(jù)位姿誤差的解建立變換矩陣分別對(duì)加工路徑上的駐留點(diǎn)位置矢量及方向矢量進(jìn)行變換。最后，將變換后的駐留點(diǎn)進(jìn)行后置處理，得到補(bǔ)償位姿誤差后的加工程序。本發(fā)明可以精確、快速地補(bǔ)償光學(xué)元件的位姿誤差，適用于計(jì)算機(jī)控制光學(xué)加工領(lǐng)域的應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)元件的加工領(lǐng)域，尤其涉及到一種光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償安裝位姿誤差的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于光學(xué)元件表面的加工質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。在光學(xué)加工過(guò)程中，光學(xué)元件的安裝誤差是影響光學(xué)元件加工精度的重要因素之一。以工作臺(tái)回轉(zhuǎn)方式的加工機(jī)床為例，消除安裝誤差的傳統(tǒng)做法是采用機(jī)械表檢測(cè)工件邊緣的跳動(dòng)量，然后反復(fù)調(diào)整工件位置來(lái)降低安裝誤差。這種傳統(tǒng)做法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，設(shè)備簡(jiǎn)單，但其存在如下缺點(diǎn)及不足之處:調(diào)整精度比較低，邊緣跳動(dòng)量一般僅能調(diào)整至約5~ IOum ;調(diào)整過(guò)程技巧性強(qiáng)，對(duì)于工作人員的經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)；調(diào)整過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，調(diào)整大口徑光學(xué)元件時(shí)費(fèi)力，同時(shí)存在破壞工件的風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)光學(xué)元件上下兩表面存在較大楔角或被調(diào)整面為非球面時(shí)，調(diào)整過(guò)程將非常繁瑣甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法，通過(guò)測(cè)量光學(xué)元件進(jìn)而計(jì)算其安裝位姿誤差，并對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償以便于控制光學(xué)元件的加工路徑。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法，包括以下步驟:
[0006]第一步、將待加工的光學(xué)元件裝夾在工作臺(tái)上，使光學(xué)元件與工作臺(tái)同軸；
[0007]第二步、采用加工機(jī)床在機(jī)測(cè)頭測(cè)量光學(xué)元件表面含有安裝誤差的N個(gè)實(shí)際測(cè)量
占P,.[0008]第三步、根據(jù)位姿誤差向量e(?,八廠漢爐)建立變換矩陣TM，并將實(shí)際測(cè)量點(diǎn)P'進(jìn)
行旋轉(zhuǎn)及平移變換，得到分離安裝誤差后的測(cè)量點(diǎn)P":
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:第一步、將待加工的光學(xué)元件裝夾在工作臺(tái)上，使光學(xué)元件與工作臺(tái)同軸；第二步、采用加工機(jī)床在機(jī)測(cè)頭測(cè)量光學(xué)元件表面含有安裝誤差的N個(gè)實(shí)際測(cè)量點(diǎn)P';第三步、根據(jù)位姿誤差向量建立變換矩陣TM，并將實(shí)際測(cè)量點(diǎn)P'進(jìn)行旋轉(zhuǎn)及平移變換，得到分離安裝誤差后的測(cè)量點(diǎn)P":P" =VP'式中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法，其特征在于，所述第一步中光學(xué)元件采用真空吸附的方式被夾緊在工作臺(tái)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法，其特征在于，所述第二步包括如下子步驟:第2.1步、以機(jī)床在機(jī)測(cè)頭測(cè)量光學(xué)元件邊緣及頂點(diǎn)的方式建立測(cè)量坐標(biāo)系；第2.2步、按照螺旋線等測(cè)量路徑生成N個(gè)理論點(diǎn)并進(jìn)行測(cè)量；第2.3步、將測(cè)量結(jié)果保存在指定文件中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法，其特征在于，所述光學(xué)元件的外緣是圓柱形或矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件加工中自動(dòng)補(bǔ)償位姿誤差的方法，其特征在于，所述光學(xué)元件的被加工面是平面或球面或自由曲面。
【文檔編號(hào)】G05B19/404GK103592893SQ201310506580
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】劉健, 王紹治, 張玲花, 隋永新, 楊懷江 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所