CN109341526B - 一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法 - Google Patents

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Abstract

一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法，属于光学加工领域，包括，测量光学镜面的加工尺寸和光学镜面表面的气流值；将测量的加工尺寸和气流值输入误差处理系统，通过误差处理程序得出误差处理结果；将误差处理结果通过总线传输至光学镜面加工控制系统，镜面加工控制系统通过运动控制函数规划修正运动轨迹，并将修正后的数据发送给光学镜面加工执行机构，实现控制光学镜面加工执行机构完成镜面加工修正动作。本发明的光学镜面加工检测误差修正方法，克服了由于气流变化导致的光学镜面检测结果不准确的问题，提高了测量结果可靠性；与光学镜面加工执行机构的反馈控制能够自动调整加工过程，提高了光学镜面加工精度。

Description

一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法
技术领域
本发明涉及光学镜面加工检测技术，具体涉及一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法。
背景技术
光学元件在天文观测系统、激光核聚变装置、精密光学测量仪器及其他国防和民用领域具有重要应用，如今的光学制造能力仍不能充分满足光学元件在产品加工精度以及表面/亚表面中质量的要求。光学元件的表面质量是决定光学系统性能的关键因素，较差的表面质量会降低分辨率，其散射会降低将造成很大的能量损失，同时在光路中带入大量杂光，从而使整个系统的性能指标大大降低，严重时根本无法成像。检测技术的可靠性是保证大口径镜面加工质量的重要因素，目前对光学元件检测的主要方法是通过干涉仪测量实现的干涉检测法，随着口径和中心曲率半径的增加，环境的影响已经成为不可忽略的因素。气流的变化将引起空气折射率的不均匀，使得空气成为非均匀介质，导致波面变形，从而影响检测结果，现如今，虽然高精度的干涉仪产品具有环境补偿功能，但由于环境中气流变化的连续性以及不定性，进行实时补偿后的检测值仍具有一定的误差，并不能十分准确的反应当前的光学镜面加工质量。现有的光学镜面加工过程容易产生误差累积，从而会降低光学镜面的加工精度，在某一光学镜面加工步骤完成后，常常对已加工的镜面进行检测以验证上一加工步骤的加工质量及修正上一加工步骤所产生的加工误差，从而进一步提高光学镜面整体的加工质量，但检测时由于受到气流的影响，所检测的值并不能十分准确的反应当前光学镜面的加工质量，从而在检测过程中又产生检测误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法，以提高光学镜面加工检测误差修正的精度，以克服现有的光学镜面加工过程容易产生误差累积导致的光学镜面加工精度低的缺陷。
为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：
一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法，包括步骤：
S1：测量光学镜面的加工尺寸和光学镜面表面的气流值；
S2：将测量的加工尺寸和气流值输入误差处理系统，通过误差处理程序得出误差处理结果；
S3：将误差处理结果通过总线传输至光学镜面加工控制系统，镜面加工控制系统通过运动控制函数规划修正运动轨迹，并将修正后的数据发送给光学镜面加工执行机构，实现控制光学镜面加工执行机构完成镜面加工修正动作。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤S1具体包括：通过干涉仪测量光学镜面的加工尺寸，通过气流检测装置测量光学镜面表面的气流值。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤S1具体包括：通过干涉仪测量光学镜面的加工尺寸，通过气流检测装置测量光学镜面表面的气流值，连续测量6次，并将测得6对数据分为两组；
步骤S2具体包括：将测量的两组加工尺寸和气流值数据输入误差处理系统，通过误差处理程序得出误差处理结果。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤S2具体包括：将测量的两组加工尺寸和气流值数据输入误差处理系统，误差处理系统进行两组数据的显著差异性比较，对数据差异性不显著的一组数据求取其算术平均数，求取结果为误差处理结果。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述光学镜面加工控制系统为工控机，所述光学镜面加工执行机构为光学镜面加工机器人。
作为本发明进一步改进的技术方案，光学镜面加工执行机构在进行误差修正同时，向镜面加工控制系统反馈修正情况。
作为本发明进一步改进的技术方案，镜面加工控制系统中具有数据存储模块，数据存储模块存储所述光学镜面的加工尺寸、所述光学镜面表面的气流值和所述误差处理结果。
作为本发明进一步改进的技术方案，在光学镜面加工检测时，镜面加工控制系统对比相同气流变化所对应的前次误差处理结果，若当前误差处理结果与光学镜面加工控制系统所设定的加工要求之间的差值超过阈值时，判定光学镜面加工控制系统或光学镜面加工执行机构出现故障，并发出需要进行检修和调整信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法，通过测量多组光学镜面的加工尺寸和光学镜面表面的气流值数据，再将测量的加工尺寸和气流值输入误差处理系统得出误差处理结果，从实现光学镜面加工执行机构的镜面加工修正动作，避免了由于气流不断变化而导致的光学镜面检测结果不够准确的问题，提高了测量结果的可靠性；与光学镜面加工执行机构的反馈控制能够自动调整加工过程，从而提高了光学镜面加工精度；对于测量数据的有效存储和分析，能够对之后光学镜面加工误差的认定提供参考；通过光学镜面加工检测误差修正系统及方法，提高了光学镜面加工机器人环境模态感知与自然交互的能力。
附图说明
图1是本发明实施例中的由气流引起的光学镜面加工检测误差修正系统的整体结构框图；
图2是本发明实施例中的误差修正数据处理流程图。
具体实施方式：
下面参照附图对本发明做进一步描述。
图1示出的为一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正系统的整体结构框图，其工作流程如下：
1)原有的光学镜面加工控制系统按所设定的加工步骤执行加工流程，每一步骤的加工工作完成后，光学镜面加工机器人将在一定时间内暂停加工动作，在这段时间间隙，进行物理量测量，利用干涉仪对当前的光学镜面尺寸进行测量，连续测量读数6次，将所测量的值分为两组，即i11，i12，i13，i21，i22，i23，在进行光学镜面尺寸检测的同时，利用气流检测装置对光学镜面表面的气流值进行测量，标定这段测量时间内气流的变化范围，由于光学镜面加工在一个固定的相对密闭的空间进行，气流的变化一部分受自然因素影响，其他主要为人类活动所引起的气流的变化，测量时应尽量排除人为的干扰，保证环境的相对稳定性。
2)将所测量的值通过操作显示面板输入到系统中，系统将自动存储本次测量的数据，同时将所输入的数据代入至已经设定完成的误差处理程序中，如图2所示，分别对两组数据i11，i12，i13，i21，i22，i23进行显著差异性分析，得到第一组显著差异分析结果P1,第二组显著差异分析结果P2，根据统计分析方法显著性差异分析方法的原理，对P1值与P2值的大小进行比较，数值相对大者则可认为当前组数据之间的差异性更不显著，对数据差异性更不显著的一组数据进行求取算术平均数的计算，所得出的结果则认定为在当前环境下去除气流影响最贴近真实的光学镜面检测结果。
3)对误差处理的结果进行数据存储，且与之前所测的气流变化值对应存储。与此同时，误差处理结果将反馈至至光学镜面加工控制系统，控制系统将首先对检测结果和原设定的此加工步骤后光学镜面所需达到的要求进行比对，在光学镜面加工系统中已经设定完成修正运动控制函数，若所检测的结果并不能达到当前的加工质量要求，工控机将根据此时二者之间的差异自动调取运动控制函数，同时生成加工修正的轨迹规划，之后将信息传输至运动控制卡，发出指令控制各运动支链执行机构执行修正加工过程。在修正的过程中，执行机构也将利用系统中的传感器装置不断向工控机反馈当前的修正结果，形成闭环控制，直至误差完全修正消除。执行机构完成上一加工步骤的修正动作后，控制系统才可向其发出执行下一加工步骤的指令。
此外，当进行相当长时间的光学镜面加工过程后，数据存储模块将积累大量的误差检测结果数据，以及加工时气流变化的数据，以此为依据，逐步建立起大数据分析反馈机制，当所测数据与数据库对比发生一定程度的突变时，则可认为当前加工装置及系统可能发生故障，以便及时检修；也可根据数据的分析信息适当调整加工程序，规划加工轨迹，从而减少修正时间，提高加工效率，提高光学镜面的加工质量。
上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法，其特征在于，包括步骤：
S1：通过干涉仪测量光学镜面的加工尺寸，通过气流检测装置测量光学镜面表面的气流值，连续测量6次，并将测得6对数据分为两组；
S2：将测量的两组加工尺寸和气流值数据输入误差处理系统，误差处理系统进行两组数据的显著差异性比较，对数据差异性不显著的一组数据求取其算术平均数，求取结果为误差处理结果；
S3：将误差处理结果通过总线传输至光学镜面加工控制系统，镜面加工控制系统通过运动控制函数规划修正运动轨迹，并将修正后的数据发送给光学镜面加工执行机构，实现控制光学镜面加工执行机构完成镜面加工修正动作。
2.根据权利要求1所述的一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法，其特征在于，所述光学镜面加工控制系统为工控机，所述光学镜面加工执行机构为光学镜面加工机器人。
3.根据权利要求1所述的一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法，其特征在于，光学镜面加工执行机构在进行误差修正同时，向镜面加工控制系统反馈修正情况。
4.根据权利要求3所述的一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法，其特征在于，镜面加工控制系统中具有数据存储模块，数据存储模块存储所述光学镜面的加工尺寸、所述光学镜面表面的气流值和所述误差处理结果。
5.根据权利要求4所述的一种由气流引起的光学镜面加工检测误差修正方法，其特征在于，在光学镜面加工检测时，镜面加工控制系统对比相同气流变化所对应的前次误差处理结果，若当前误差处理结果与光学镜面加工控制系统所设定的加工要求之间的差值超过阈值时，判定光学镜面加工控制系统或光学镜面加工执行机构出现故障，并发出需要进行检修和调整信号。
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