CN102554705B - 一种光学自由曲面补偿加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学表面自由曲面零件制造技术领域，涉及一种光学自由曲面补偿加工方法，包括：进行光学自由曲面加工，并进行原位测量，得到和测量路径排列方式一样的测量点；将测量数据转换为规则阵列数据：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；统计整个面型误差数据得到面型误差数据的PV值；判断PV值是否在面型设计的要求范围内，若不在，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。本发明可以实现光学自由曲面完整有效的可控精度制造。

Description

一种光学自由曲面补偿加工方法

技术领域

本发明属于先进制造领域的复杂曲面零件超精密制造、光学表面自由曲面零件制造技术领域。

背景技术

传统光学系统一直采用普通球面或平面作为关键器件，为避免各类光学畸变需要依靠大量器件组合成庞大的系统。随着先进制造技术的发展，形状复杂的非球面逐渐应用于光学设计中，其优越的光学性能可用于搭建较轻便系统。近年来，高精度化和微小化已成为光学系统发展的主要趋势，光学自由曲面是基于光学理论而设计出的适应这一要求的新一代光学元件，其轮廓特征是一种面形非对称、形状不规则、构造无规律的曲面结构，不仅能最大程度地简化系统结构、降低成本、实现最大程度的功能集成化，还能最大限度地提高和改善系统性能，如校正像差、改善像质、扩大视场等，适应现代工程技术所需的设计复杂性和功能集成化关键功能器件应用需求。

对加工质量评价的重点放在几何形状量误差上，为了实现面型可控制造技术，必须借助曲面面型的超精密检测方法实现光学自由曲面的制造闭环控制加工。在加工过程中，需要依据面型测量结果进行误差补偿加工，进行反复“测量-补偿”，最终获得满足精度要求的自由曲面器件。超精密加工的精度有赖于测量的验证，并获得补偿与修正数据。一般采用轮廓仪、面型干涉仪等离线手段实现加工曲面面形形状测量，获取测量数据之后需对面型精度进行评价并以此修正补偿路径的规划，最终实现其面形精度的控制。目前公开的可控精度的光学器件制造方法均是针对离线测量方法的，原位测量(即测量系统固定于加工机床上，在对工件加工后直接测量，工件不用取下)具有众多优点：一方面避免了二次装恰引入的误差；另一方面，因为光学自由曲面是非回转对称、形状不规则曲面，不具有很好的对正元素，因此，在二次装卡时，很难控制到较好的对正精度，而原位测量方法则避免这种对正困难。但原位测量方法测量方式的特殊性，决定了整个制造过程中数据处理不具通用性，本发明针对实际的原位测量方法，设计了一整套光学自由曲面补偿加工方法，实现光学自由曲面面型可控制造的方法和工艺。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种可以实现光学自由曲面完整有效的可控精度制造的光学自由曲面补偿加工方法。本发明借助超精密车床进行光学自由曲面加工，并利用原位测量方法进行器件面型测量，针对原位测量数据的特点提出一整套数据处理和制造方法。为此，本发明采用如下的技术方案。

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。

作为优选实施方式，所述的光学自由曲面补偿加工方法，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；

第(5)步中，可以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。

本发明提出了一整套对光学自由曲面进行可控面型精度的补偿加工流程，其中借助了原位测量手段，避免了离线测量的麻烦和因此带来的拆卸和再装配的误差，并针对原位测量数据特征进行后期高效数据处理，有效对面型误差进行评价和误差补偿。

附图说明

图1本发明的面型精度可控的光学自由曲面制造方法总流程图。

图2UDA算法示意图。

图3UDA算法流程图。

图4数据规则化逆过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

图1是本发明的处理流程，它是一个面型误差数据逐渐减小的循环过程，直到面型精度满足要求循环过程终止，因此，可以实现光学自由曲面的可控面型的制造。从流程上看，处理过程主要包括：光学自由曲面加工、原位测量、测量数据规整、三维数据滤波、再加工路径修正等几方面。光学自由曲面的加工方法可以选择超精密车削、铣削、磨削、抛光等加工手段，实现光学自由曲面加工的重点在于加工路径的设计和加工工艺的选择，有关这两方面的公开技术较多，可以参考文献：张效栋，房丰洲，程颖，自由曲面超精密车削加工路径优化设计，天津大学学报(自然科学版)，2009，42(3)：278-282；Kong L.B.，Cheung C.F.，To S.，Lee W.B.，2009，An investigation into surface generation in ultra-precision raster milling，Journal ofMaterials Processing Technology，209/8：4178-418；Brinksmeier E.，Riemer O.，Osmer J.，2008，Tool pathgeneration for ultra-precision machining of free-form surface，Production Engineering.Researchand Development：241-246及文献【张效栋，房丰洲，程颖，自由曲面超精密车削加工路径优化设计，天津大学学报(自然科学版)，2009，42(3)中】

为了实现面型误差的循环控制，在进行曲面的加工之后，需要借助原位测量方法实现面型误差的测量，有关原位测量方法的公开技术也有一些可供参考，如：Moriyasu S.，Yamagata Y.，Ohmori H.et al.Probe typeshape measurmg sensor，and NC processing equipment and shape measuring method using the sensor，US Patent6539642，2003.；Gao W.，Aoki J.，Ju B.F.，Kiyono S.，2007，Surface profile measurement of a sinusoidal gridusing an atomic force microscope on a diamond turning machine，Precision Engineering 3l：304-309。公开专利201010530776.6提出一种可实现面形误差分布直接测量的原位测量方法，可以直接测量曲面的面型误差数据。

由于原位测量数据存在众多的随机误差量，因此，在通过原位测量获取面型误差数据后，需要对该测量数据进行数据处理，滤除掉随机误差得到真正的面型误差数据，这样就可以进一步对面型误差进行评价(比如最常见的就是统计整个曲面面型误差的峰谷值，称为PV值)及加工补偿。考虑到测量路径规划是按照螺旋线路径，得到的数据也是螺旋线测量数据。由于机床控制系统的控制方式会导致测量速度不均匀，因此，得到的测量点也是散乱的，而对于后期滤波算法来说，却需要有规整阵列的数据源，因此，必须首先对原位测量数据进行规整化操作。同时，在滤波算法处理结束后还需要将规则阵列数据转为螺旋线排列的补偿加工数据，因此，也需要进行数据排列规则的变换，可以看出该转换正好是由数据规整化的逆过程。

数据规则化的过程基本思路是：在数据的X和Y坐标平面上规则地设计阵列数据，该阵列数据范围包含整个测量数据的范围，然后再按照特定顺序遍历这些阵列数据，并在所有测量数据中搜索和阵列数据距离最近点，然后将该测量点的ΔZ坐标赋给阵列数据点Z坐标，从而实现将不规则的测量数据转为规则的阵列数据，并保证规则数据的数值和测量数据精确一致。可以看出，在确定每个一个阵列数据的Z坐标时，都需要对所有测量数据进行搜索已确定和阵列数据距离最近点，这种直接的搜索过程效率相当低。为提高搜索效率，本发明提出了单元分解算法(UDA，Unit Decompose Algorithm)算法，并对阵列数据的Z坐标进行高效地求取，并采用周边测量点ΔZ坐标取加权平均的方法，以提高坐标赋值的精度。

图2是UDA算法的原理，测量点排列在螺旋路径上。规则点阵列T包含M×M个点，稍大于测量区域范围，阵列上任意点标记为A(i，j)，和其对应的测量数据，也就是面型误差数据标记为Δz(i，j)，作为该点的第三维数据。同时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，一般设置为螺旋线的螺距大小。然后，进行接下来的粗搜索和精搜索：

1)粗搜索A(i，j)定位在那个单位区域t内.以A(i，j)为中心找到相邻的四个单位区域，确定这些单位区域所包含的9个角点作为计算区域，这里称可以涵盖这四个单位区域的圆为单元圆，设其半径为R；

2)精搜索在单元圆中的测量点数据，假设满足条件的点数为n；

3)判断满足条件的测量点数n是否小于设定好的n₀，也就是单元圆内最小点数(是在算法运行前设定好的，例如n₀＝4)。如果满足小于的条件，则单元圆的半径R就要增大，然后按照2)再重新进行精搜索；

4)当满足n＞n₀时，A(i，j)点的面型误差数据Δz(i，j)可通过加权平均的方法进行求取，权重是根据单元圆中测量点距离A(i，j)的距离L(t)(t＝1，2，...，n)进行计算的，Δz(i，j)按照下列表达式进行插值进行计算，

$\mathrm{\Δz}(i,j)=\underset{t=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\Δ}{z}_t}{L\left(t\right)}/\underset{t=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{L\left(t\right)}.---\left(2\right)$

UDA算法的具体流程可以采用图3的流程配合描述。UDA算法通过划分将测量点根据坐标值分在不同的单位区域内，并进行标注单位区域编号，从而能有效降低搜索时间。另外，随着单位区域数量的增加会进一步降低处理的时间。因此，UDA可以满足海量数据的高效处理需求。

在进行UDA算法处理后得到规则的阵列测量数据，然后对其进行滤波处理去掉测量的高频信号，得到真正的面型误差数据，这样的误差数据可以用于生成补偿路径，对加工路径进行测量值的反向调整，比如测量点具有正值ΔZ坐标，则说明该点的实际坐标高于理想面型，需要在下一次加工时变为负值，从而多进行ΔZ加工，使该点更接近理想面型，反之亦然。在这个过程中，需要处理得到的数据值再反向赋值给螺旋加工路径上，这个过程是数据规则化逆过程，可以采用UDA算法的同样思路具体实现。图4对该过程进行了示意，此时，矩阵上的规则数据点为已知量，而要求解的是螺旋线上的任意点B(i，j)。这里不再采用单元圆的概念，而是直接采用单位区域t，它就是包围B(i，j)的单位区域，如图4中的四个灰色点，即为单位区域的四个角点，在确定四个点后，采用权重平均的方法求解B(i，j)的精确对应补偿数据，具体流程如UDA不再过多叙述。

每次加工后，通过原位测量获得加工面的信息，由于获得的面型误差数据ΔZ包括了具有高频特征的粗糙度信息和实际的加工误差的低频信息，因此在对新路径进行补偿之前，需要滤波以除去随机误差，而只对新路径补偿系统误差。数据滤波是分离高频与低频数据，获取实际加工误差的有效手段。面型误差数据目前的面型数据滤波算法主要分为经典的2RC(two-resistor-capacitor)滤波，高斯滤波、样条滤波和小波滤波等。高斯滤波具有很多优点且作为ISO的认证算法，因此使用非常广泛，同时，可以在高斯滤波技术中添加相应的稳健算法，提高高斯滤波的稳健性，实现对加工中有可能会出现刀痕等缺陷数据的滤波，相关的公开技术较多也较完整，如文献Huifen Li，C.F.Cheung.A novel robust Gaussian filtering method for thecharacterization of surface generation in ultra-precision machining.Precision Engineering.2006，30(4)：421-430。

本发明不局限应用于超精密车削加工中，还在应用于超精密铣削、磨削、抛光等加工方法中，但各种加工方法所需的加工路径的排列方式不同，因此，需结合具体的加工方法而具体应用本发明。

在设计好光学自由曲面面型后，确定曲面设计的公差数据，尤其是面型误差数据PV值，本发明根据该误差要求进行如下流程的实施流程：

(1)搭建原位测量系统，将测量系统和加工刀具一并固定于加工机床上；

(2)针对具体的光学自由曲面模型，并结合具体的加工方式进行加工路径的设计，得到一系列加工控制点，这些点按照特定方式排列形成加工路径；

(3)按照设计好的加工路径，采用超精密机床控制加工刀具对光学自由曲面进行加工，得到光学自由曲面的面型；

(4)针对具体的光学自由曲面模型和测量头的具体形状，采用和加工路径设计方法一样的方法，进行测量控制点的计算，并按照加工路径相同的排列方式设计测量路径，进行得到一系列排列好的测量控制点；需要注意测头和加工刀具的几何参数区别，在设计测量控制点的计算时，需要保证最终的测量点和加工点一致；

(5)按照测量路径，采用超精密机床控制原位测量系统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数据点；

(6)采用UDA方法将测量数据转换为规则阵列数据；

(7)采用三维高斯稳健滤波算法对规则阵列数据进行滤波处理，得到真实的面型误差数据，统计整个面型的面型误差数据得到面型误差数据的PV值(即峰谷值)，判断PV值是否在面型设计的要求范围内，若测量PV值小于设计的要求PV值，则到第(9)步；若大于设计要求的PV值，则进行第(8)步；

(8)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，重复第(3)～(5)步；

(9)面型误差PV值满足加工要求，则达到面型精度控制的要求，结束制造流程。

在本发明的具体实施过程中，可参考公开专利201010530776.6搭建原位测量系统，原位测头可选择红宝石接触式测头或激光式测头，将测头与加工刀具一并安装在超精密加工机床(如超精密车床、铣床、磨床、抛光机床等)，在测量过程中将测头当做刀具，并按照设计好的测量路径进行运动，在运动过程中借助微量程传感器对曲面面型偏离理想位置的数据进行测量，从而实现面型误差量的直接测量。

本发明的具体实施流程中提及的UDA方法的具体流程为：

(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)。

本发明的具体实施流程中提及的补偿路径的设计流程如下：

(1)获得了规则阵列数据，并对其进行滤波处理去掉测量的高频信号，得到真正的面型误差数据，将该数据按照排列规则在XY平面上连接相邻点，将规则阵列众多矩形区域，每一个矩形区域记为单位区域t，区域的角点为规则阵列的数据点；

(2)在XY平面上建立和加工路径分布相同的数据阵列B，且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。

本发明的实际效果直接体现在光学自由曲面的制造过程中，在实际的验证实验中，对典型的光学自由曲面——双正弦曲面进行可控面型的制造，双正弦曲面的波动幅值A＝50μm，周期T＝8mm，最大曲率角度1.4°，口径12.7mm，。按照本发明的方法对双正弦曲面进行加工和原位测量，得到曲面的面型误差PV值为682nm，而通过对原位测量数据处理和补偿加工，并再次加工后测量的面型误差PV值降至443nm，面型误差缩减了大约36％，再次对面型进行补偿加工后面型误差PV值进一步下降至367nm。从整个制造流程可以看出，曲面的面型误差PV值呈现了良好的下降趋势，因此，本发明可以有效地进行光学自由曲面的面型精度的有效控制制造。

另外，原位测量数据具有海量数据的特点，因此，处理算法的效率是算法设计过程中重点考虑的因素。在验证实例中，针对本发明中的算法效率进行了验证，对比了UDA算法和直接查找对应点算法(普通搜索算法)的效率。采用测试平台(HP LE2001w笔记本电脑，CPU速度3.1G Hz，内存2G memory)进行了大量实验，当测量点和测量表面口径以2倍的速度增加时，普通算法的搜索效率和UDA算法的效率有明显的差别，对于普通搜索方法，计算时间随数据量有很大的变化，而UCA相对变化平缓。尤其是当处理数据量增大到200000点时，普通搜索处理时间接近1.5个小时，而UDA处理只需16.58秒，处理速度提高了284.3倍，表现出很好的处理效率。

本发明比较适合于采用超精密车削方式进行光学自由曲面制造的过程，在具体实施流程中，测量和加工控制点排列为螺旋线排列方式，螺旋路径的具体参数需要根据具体模型确定，路径螺距和点距一般选择在5～20微米，两个距离量越小，则加工表面质量越好，但加工效率越低，反之，则加工表面质量越差，效率越高；本发明同样适用于其他加工方法，在具体实施过程中针对具体的加工方法和工艺参数，选择合适的加工和测量路径设计方法和数据排列方法。

Claims (3)

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，并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，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。

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