[发明专利]一种光学自由曲面补偿加工方法

权利要求书

1.一种光学自由曲面补偿加工方法，该方法在预先设计好加工路径和测量路径后，采用如下的补偿加工方法：

(1)根据设计好的加工路径进行光学自由曲面加工，并借助原位测量方法对加工好的光学自由曲面进行原位测量，得到和测量路径排列方式一样的测量点；

(2)采用下列步骤将测量数据转换为规则阵列数据：

1)在XY平面上设计规则点阵列T，其范围稍大于测量数据的范围，其中包含M×M个点，阵列上任意点标记为A(i，j)，和其对应的测量数据的Z坐标标记为Δz(i，j)，作为该点的第三维坐标；T被分解为N×N个长方形单位区域t，每个t等大小，那么单位区域t中包含了M/N个阵列点，单位区域t中点距d设为单位距离，一般设置为测量路径相邻路线距离的大小。阵列上任意点标记为A(i，j)，和其对应的测量数据的Z坐标标记为Δz(i，j)，作为该点的第三维坐标；

2)设置参数：单元圆内最小点数n₀＝4；

3)遍历测量点，根据其X和Y坐标值的大小，分别归属于不同的单位区域t内，并标注每个测量点对应的区域编号；

4)根据区域编号定位A(i，j)在哪个单位区域t内，并以A(i，j)所属的小块t的某一个角点作为中心找到相邻的四个单位区域，确定四个单位区域所包含的9个角点，并计算含盖这9个点的矩形区域的最小外接圆半径，设为R，该最小外接圆被称为单位圆；

5)精搜索在单元圆中的测量点数据，假设测量点的个数为n；

6)判断满足条件的测量点数n是否小于设定好的n₀，如果满足小于n₀，则单元圆的半径R就要增大(如增大1.2倍)，然后按照4)再做局部搜索，直到满足n＞n₀；

7)A(i，j)点的第三维坐标Δz(i，j)可通过加权平均的方法进行求取，其中L(t)

(t＝1，2...，n)为单元圆中包含的测量点到距离A(i，j)的距离；

8)按照规则点阵列排列顺序，重复步骤3)-7)，求取阵列上每个点对应的第三维坐标Δz(i，j)。

(3)对规则点阵列T的测量数据进行滤波处理，得到面型误差数据；

(4)统计整个面型误差数据得到面型误差数据的PV值；

(5)判断PV值是否在面型设计的要求范围内，若在要求范围内，则达到面型精度控制的要求，结束制造流程，否则，将滤波得到的规则排列的真实面型误差数据，并以此数据进行补偿加工路径的设计，将补偿路径作为新的加工路径，返回到第(1)步。

2.根据权利要求1所述的光学自由曲面补偿加工方法，其特征在于，第(3)步中，采用三维高斯稳健滤波算法对规则点阵列T的测量数据进行滤波处理。

3.根据权利要求1所述的光学自由曲面补偿加工方法，其特征在于，第(5)步中，采用如下的步骤进行补偿加工路径的设计：

1)将滤波得到的规则排列的真实面型误差数据的每个数据点在XY平面上连接相邻点得到各个矩形区域，每一个矩形区域记为单位矩形p，其角点为规则点阵列T中的测量点；

2)在XY平面上建立和加工路径分布相同的数据阵列B，其中的数据坐标点和加工路径在XY平面上的坐标点一致，并记数据阵列上任意点为B(i，j)；

3)搜索B上所有的点，并确定每个点B(i，j)属于哪个单位区域t；

4)针对任意点B(i，j)，定位包含该点的单位区域t，由该单位区域的四个角点按照加权平均的方法求解点B(i，j)对应的补偿数据量，将该数据取反后作为点B(i，j)的第三维坐标，即Z坐标，记为ΔBz；

5)遍历B上所有的点，并循环进行第4)步，就可将真实面型误差数据转为和加工路径排列方式一样的数据；

6)将加工路径数据和数据B的对应点Z坐标进行求和，得到补偿加工路径。