CN115502780B - 一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法，包括：对目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图；确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，判断傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件；傅里叶表面理论轮廓满足预设加工条件时，控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面。解决了目前加工傅里叶表面的方法加工效率低，或是不适合加工曲面或金属，不能有效地应用于傅里叶表面的制备中等问题，能够高效的制备傅里叶表面，提高了表面轮廓精度，并能较好地适应复杂的加工条件如曲面和高硬度表面。
Description
技术领域
本申请涉及先进光学制造技术领域，特别涉及一种一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法。
背景技术
自然界中的颜色主要分为两种：色素色和结构色。前者是物体内含有的各种色素产生的；后者主要是由于物体表面的特殊结构与光作用而形成。颜色的形成与控制在当今社会的生产生活中至关重要，因此通过人工制造周期性微结构来产生结构色是一种前景广阔的技术，具有较高的经济效益。
真彩色是指物体表面的颜色完全由红、绿、蓝三原色混合形成。由于光栅结构只能与一种波长的光相互作用，无法形成真彩色的效果。若将表面设计为具有多个频率分量的正弦波的耦合就产生了傅里叶表面。将傅里叶表面的频率分量数设置为三，并使它们分别与三原色的波长相对应，就能通过控制三种正弦分量的幅值比例来控制三原色的混合效果，由此形成多种的真彩结构色。通过真彩结构色可以产生寻常制造方式难以实现的黑色、白色等纯色块。
目前加工这种傅里叶表面的方法有灰度光刻，热扫描探针技术等。但这些方法或是加工效率较低，或是不适合加工曲面或金属，不能有效地应用于傅里叶表面的制备中来。而振动加工技术作为一项高精度，高效率的特种加工方法，可以有效地应用于傅里叶表面的制备。
发明内容
本申请提供一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法，解决了目前加工傅里叶表面的方法加工效率低，或是不适合加工曲面或金属，不能有效地应用于傅里叶表面的制备中等问题，能够高效的制备傅里叶表面，提高了表面轮廓精度，并能较好地适应复杂的加工条件如曲面和高硬度表面。
本申请第一方面实施例提供一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法，包括以下步骤：确定目标傅里叶表面的结构特性，对所述目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图；根据所述频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，并判断所述傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件；在所述傅里叶表面理论轮廓满足所述预设加工条件时，控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面。
可选地，在得到所述目标傅里叶表面之后，还包括：对所述目标傅里叶表面进行热辐射特性测试和/或图案颜色鉴定；根据测试结果和/或鉴定结果判断所述目标傅里叶表面是否满足预设加工需求；若所述目标傅里叶表面满足所述预设加工需求，则结束当前加工流程，否则，重新确定所述目标傅里叶表面的结构特性。
可选地，所述根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，包括：基于预设的轮廓计算公式，根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，其中，所述预设的轮廓计算公式为：
其中，Y(t)为刀具在切深方向的运动轨迹，yi为不同输入电压下加工出的正弦轮廓的振幅，Vc为进给速度，fi为频率，X(t)为刀具在预设方向上的进给轨迹，N、i均为整数，t为时间。
可选地，在控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工所述待加工件之前，还包括：根据所述振动刀具中压电堆栈的型号确定最大输入频率和最大输入电压；若所述最大输入频率和所述最大输入电压均满足预设工作条件，则控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工所述待加工件，否则，重新确定所述压电堆栈的型号。
可选地，上述的傅里叶光学表面的振动切削加工方法，还包括：若所述傅里叶表面理论轮廓不满足所述预设加工条件，则重新确定所述目标傅里叶表面的结构特性。
本申请第二方面实施例提供一种傅里叶光学表面的振动切削加工装置，包括：变换模块，用于确定目标傅里叶表面的结构特性，对所述目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图；判断模块，用于根据所述频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，并判断所述傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件；加工模块，用于在所述傅里叶表面理论轮廓满足所述预设加工条件时，控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面。
可选地，在得到所述目标傅里叶表面之后，所述加工模块，具体用于：对所述目标傅里叶表面进行热辐射特性测试和/或图案颜色鉴定；根据测试结果和/或鉴定结果判断所述目标傅里叶表面是否满足预设加工需求；若所述目标傅里叶表面满足所述预设加工需求，则结束当前加工流程，否则，重新确定所述目标傅里叶表面的结构特性。
可选地，所述根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，所述加工模块，还用于：基于预设的轮廓计算公式，根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，其中，所述预设的轮廓计算公式为：
其中，Y(t)为刀具在切深方向的运动轨迹，yi为不同输入电压下加工出的正弦轮廓的振幅，Vc为进给速度，fi为频率，X(t)为刀具在预设方向上的进给轨迹，N、i均为整数，t为时间。
可选地，在控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工所述待加工件之前，所述加工模块，还用于：根据所述振动刀具中压电堆栈的型号确定最大输入频率和最大输入电压；若所述最大输入频率和所述最大输入电压均满足预设工作条件，则控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工所述待加工件，否则，重新确定所述压电堆栈的型号。
可选地，上述的傅里叶光学表面的振动切削加工装置，还包括：确定模块，具体用于若所述傅里叶表面理论轮廓不满足所述预设加工条件，则重新确定所述目标傅里叶表面的结构特性。
本申请通过确定目标傅里叶表面的结构特性，对目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图，根据频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，判断傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件，在傅里叶表面理论轮廓满足预设加工条件时，控制振动刀具按照所述预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面。由此，解决了目前加工傅里叶表面的方法加工效率低，或是不适合加工曲面或金属，不能有效地应用于傅里叶表面的制备中等问题，能够高效的制备傅里叶表面，提高了表面轮廓精度，并能较好地适应复杂的加工条件如曲面和高硬度表面。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法的流程图；
图2为根据本申请一个实施例的振动切削加工的结构示意图；
图3为根据本申请一个实施例的加工过程示意图；
图4为根据本申请一个实施例的真彩结构色加工原理的示意图；
图5为根据本申请一个实施例的真彩结构色混合机理的示意图；
图6为根据本申请一个实施例的傅里叶表面加工技术路线的流程图；
图7为根据本申请实施例的傅里叶光学表面的振动切削加工装置的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法。针对上述背景技术中心提到的目前加工傅里叶表面的方法加工效率低，或是不适合加工曲面或金属，不能有效地应用于傅里叶表面的制备中的问题，本申请提供了一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法，在该方法中，确定目标傅里叶表面的结构特性，对目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图；根据频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，并判断傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件；在傅里叶表面理论轮廓满足预设加工条件时，控制振动刀具按照所述预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面。由此，解决了目前加工傅里叶表面的方法加工效率低，或是不适合加工曲面或金属，不能有效地应用于傅里叶表面的制备中等问题，能够高效的制备傅里叶表面，提高了表面轮廓精度，并能较好地适应复杂的加工条件如曲面和高硬度表面。
为便于理解，在介绍傅里叶光学表面的振动切削加工方法的流程之前，简单阐述本申请实施例的振动加工技术的技术方案。
振动加工得结构其主要由金刚石刀头，刀具结构，压电陶瓷及驱动器，安装底座，螺栓等组成，具体结构如图2、图3和图4所示，其中，1为M3螺栓，2为金刚石刀头，3为M2螺栓，4为压电堆栈，5为刀具单体，6为底座，7为工件，8为振动加工刀具。本申请实施例将振动加工技术应用于制造傅里叶表面，基于压电陶瓷的高频驱动特性和金刚石刀头的高精度，可任意制备具有任意数量正弦波的表面轮廓。具体的，通过计算机端的相关软件和NI板卡将多频率耦合的正弦波信号输入给压电陶瓷，并将压电陶瓷和金刚石刀具的连接部设为柔性结构，使得刀头能产生一个切深方向的高频振动，在基体表面上加工出一系列与之对应的表面。
由如上的介绍可知，振动加工技术的关键在于压电陶瓷的选择。当确定柔性结构能够实现金刚石刀具在切深方向的运动，并且压电陶瓷能够正常工作时，就能通过特定输入来获取不同的表面轮廓。在加工傅里叶表面时，由于其频率和深度特性与刀具振动的频率和幅值特性相耦合，我们需要选取最大位移符合要求的压电陶瓷。根据我们理想的热辐射特性光谱图设计出具有特定形状的表面，并采用分析函数将该表面转化为我们在上位软件中提供的输入分量，进而将信号传递给压电陶瓷使其驱动金刚石刀头进行振动来制造加工。
具体地，图1为本申请实施例所提供的一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法的流程示意图。
如图1所示，该傅里叶光学表面的振动切削加工方法包括以下步骤：
在步骤S101中，确定目标傅里叶表面的结构特性，对目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图。
本领域技术人员应该理解到的是，傅里叶表面的结构特性包括傅里叶表面的轮廓、正弦电压的频率和幅值特性等等，傅里叶变换分为多种变换形式，例如连续傅里叶变换和离散傅里叶变换。本申请实施例可以通过MATLAB获取傅里叶表面的实际轮廓，并对目标傅里叶的表面结构特性通过连续傅里叶变换或者离散傅里叶变换得到频谱图，本领域技术人员可选择不同的变换形式，在此不作限定。
其中，傅里叶变换的公式为：
其中，ω为频率，t时间，e-iωt为复变函数，f(t)为原函数。
在步骤S102中，根据频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，并判断傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件。
具体地，根据获取的频谱图可以得到正弦电压的频率和波长，将正弦电压的频率和波长输入至振动刀具中的压电堆栈。
进一步地，在一些实施例中，根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，包括：基于预设的轮廓计算公式，根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，其中，预设的轮廓计算公式为：
其中，Y(t)为刀具在切深方向的运动轨迹，yi为不同输入电压下加工出的正弦轮廓的振幅，Vc为进给速度，fi为频率，X(t)为刀具在预设方向上的进给轨迹，N、i均为整数，t为时间。
其中，通过预设进给速度、正弦电压的频率和波长，计算输入给压电堆栈的正弦电压，金刚石刀具在切深方向的运动轨迹，以及刀具的进给轨迹，可以得到切深和位置之间的对应关系，确定傅里叶表面理论轮廓，计算过程如下：
X(t)＝vct； (5)
其中，V(t)为输入给压电堆栈的正弦电压，Y(t)为金刚石刀具在切深方向的运动轨迹。
进一步，通过预设的轮廓计算公式(1)得到傅里叶表面理论轮廓，并判断傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件。
在步骤S103中，在傅里叶表面理论轮廓满足预设加工条件时，控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面。其中，本申请实施例的预设加工条件为傅里叶表面的理论轮廓与傅里叶表面的实际轮廓较为匹配。
可选地，在一些实施例中，在控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件之前，还包括：根据振动刀具中压电堆栈的型号确定最大输入频率和最大输入电压；若最大输入频率和最大输入电压均满足预设工作条件，则控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，否则，重新确定压电堆栈的型号。其中，本申请实施例的压电堆栈采用压电陶瓷堆栈。
本领域技术人员应该理解到的是，若傅里叶表面理论轮廓与傅里叶表面的实际轮廓较为匹配，则根据振动刀具中压电陶瓷堆栈的型号获取最大输入频率和最大输入电压，与上述的正弦电压以及正弦电压的频率相比较，若正弦电压以及正弦电压的频率在最大输入频率和最大输入电压的范围之内，则控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，若正弦电压以及正弦电压的频率不在最大输入频率和最大输入电压的范围之内，则重新压电陶瓷堆栈的型号，并根据其尺寸设计振动刀具的尺寸。
可选地，在一些实施例中，在得到目标傅里叶表面之后，还包括：对目标傅里叶表面进行热辐射特性测试和/或图案颜色鉴定；根据测试结果和/或鉴定结果判断目标傅里叶表面是否满足预设加工需求；若目标傅里叶表面满足预设加工需求，则结束当前加工流程，否则，重新确定目标傅里叶表面的结构特性。
具体地，当确定目标傅里叶表面的理论轮廓与实际轮廓较为匹配后，即可进行加工试验，制造出对应的傅里叶表面。真彩结构色的混合机理如图4所示，当傅里叶表面的三种频率分量分别与三原色的波长相对应时就能通过混合形成不同的颜色效果，图5显示了傅里叶表面的三频率分量混合形成棕色的机理。通过傅里叶表面制备真彩结构色的加工原理，如图4所示，基于三原色的调和机理使得输入给振动刀具的多频率耦合正弦电压的频率分量分别与三种颜色相对应，而三原色的调和比例即为三种正弦曲线的幅值之比，由此产生各种真彩结构色，通过傅里叶表面可以有效制备黑色和白色的色块。
通过扫描电子显微镜可以观察傅里叶表面的形貌特征，更进一步可以采用原子力显微镜来获取轮廓数据。视加工目标而定，对得到的目标傅里叶表面进行热辐射特性测试或者表面图案辨识，若得到的结果与理想结果较为相符，则验证了通过振动加工技术可以有效制备傅里叶光学表面，若测试结果与理想结果偏差较多，则根据上述原子力显微镜的得到轮廓数据来判断加工出的表面是否是理想轮廓，其次调整输入给压电陶瓷堆栈的电压或振动刀具结构，重新进行分析计算和加工试验。
可选地，在一些实施例中，上述的傅里叶光学表面的振动切削加工方法，还包括：若傅里叶表面理论轮廓不满足预设加工条件，则重新确定目标傅里叶表面的结构特性。
应当理解的是，若傅里叶表面理论轮廓与实际轮廓不匹配，则重新确定目标傅里叶表面的结构特性，即输入给压电的正弦电压的频率和幅值特性。
为使得本领域技术人员进一步理解本申请实施例的傅里叶光学表面的振动切削加工方法，下面结合具体实施例进行详细阐述，如图6所示。
步骤S601，需加工的傅里叶表面特性。
步骤S602，确定输入给压电的正弦电压的频率和波长。
步骤S603，获取理论表面轮廓。
步骤S604，判断理论轮廓是否与实际轮廓一致。若理论轮廓是否与实际轮廓一致，则执行步骤S605，若理论轮廓是否与实际轮廓不一致，则执行步骤S601。
步骤S605，加工出傅里叶表面。
步骤S606，确定振动频率和切深是否满足要求。若满足要求，则执行步骤S605，若不满足要求，则执行步骤S607。
步骤S607，设计振动刀具。
步骤S608，进行热辐测试或图案颜色鉴定。
步骤S609，判断效果是否理想。若理想，则结束加工。若不理想，则执行步骤S601。
由此，根据本申请实施例提出的傅里叶光学表面的振动切削加工方法，确定目标傅里叶表面的结构特性，对目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图，根据频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，判断傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件，在傅里叶表面理论轮廓满足预设加工条件时，控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面。由此，解决了目前加工傅里叶表面的方法加工效率低，或是不适合加工曲面或金属，不能有效地应用于傅里叶表面的制备中等问题，能够高效的制备傅里叶表面，提高了表面轮廓精度，并能较好地适应复杂的加工条件如曲面和高硬度表面。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的傅里叶光学表面的振动切削加工装置。
图7是本申请实施例的傅里叶光学表面的振动切削加工装置的方框示意图。
如图7所示，该傅里叶光学表面的振动切削加工装置10包括：变换模块100、判断模块200和加工模块300。
其中，变换模块100，用于确定目标傅里叶表面的结构特性，对目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图；判断模块200，用于根据频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，并判断傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件；加工模块300，用于在傅里叶表面理论轮廓满足预设加工条件时，控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面。
可选地，在一些实施例中，在得到目标傅里叶表面之后，加工模块300，具体用于：对目标傅里叶表面进行热辐射特性测试和/或图案颜色鉴定；根据测试结果和/或鉴定结果判断目标傅里叶表面是否满足预设加工需求；若目标傅里叶表面满足预设加工需求，则结束当前加工流程，否则，重新确定目标傅里叶表面的结构特性。
可选地，在一些实施例中，根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，加工模块300，还用于：基于预设的轮廓计算公式，根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，其中，预设的轮廓计算公式为：
其中，Y(t)为刀具在切深方向的运动轨迹，yi为不同输入电压下加工出的正弦轮廓的振幅，Vc为进给速度，fi为频率，X(t)为刀具在预设方向上的进给轨迹，N、i均为整数，t为时间。
可选地，在一些实施例中，在控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件之前，加工模块300，还用于：根据振动刀具中压电堆栈的型号确定最大输入频率和最大输入电压；若最大输入频率和最大输入电压均满足预设工作条件，则控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，否则，重新确定压电堆栈的型号。
可选地，在一些实施例中，上述的傅里叶光学表面的振动切削加工装置10，还包括：确定模块，具体用于若傅里叶表面理论轮廓不满足预设加工条件，则重新确定目标傅里叶表面的结构特性。
需要说明的是，前述对傅里叶光学表面的振动切削加工方法实施例的解释说明也适用于该实施例的傅里叶光学表面的振动切削加工装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的傅里叶光学表面的振动切削加工装置，确定目标傅里叶表面的结构特性，对目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图，根据频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，判断傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件，在傅里叶表面理论轮廓满足预设加工条件时，控制振动刀具按照预设进给速度、正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面。由此，解决了目前加工傅里叶表面的方法加工效率低，或是不适合加工曲面或金属，不能有效地应用于傅里叶表面的制备中等问题，能够高效的制备傅里叶表面，提高了表面轮廓精度，并能较好地适应复杂的加工条件如曲面和高硬度表面。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种傅里叶光学表面的振动切削加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定目标傅里叶表面的结构特性，对所述目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图；
根据所述频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，并判断所述傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件；以及
在所述傅里叶表面理论轮廓满足所述预设加工条件时，控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面；
其中，所述根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，包括：基于预设的轮廓计算公式，根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，其中，所述预设的轮廓计算公式为：
；
其中，为刀具在切深方向的运动轨迹，/>为不同输入电压下加工出的正弦轮廓的振幅，/>为进给速度，/>为频率，/>为刀具在预设方向上的进给轨迹，/>、/>均为整数，/>为时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到所述目标傅里叶表面之后，还包括：
对所述目标傅里叶表面进行热辐射特性测试和/或图案颜色鉴定；
根据测试结果和/或鉴定结果判断所述目标傅里叶表面是否满足预设加工需求；
若所述目标傅里叶表面满足所述预设加工需求，则结束当前加工流程，否则，重新确定所述目标傅里叶表面的结构特性。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工所述待加工件之前，还包括：
根据所述振动刀具中压电堆栈的型号确定最大输入频率和最大输入电压；
若所述最大输入频率和所述最大输入电压均满足预设工作条件，则控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工所述待加工件，否则，重新确定所述压电堆栈的型号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述傅里叶表面理论轮廓不满足所述预设加工条件，则重新确定所述目标傅里叶表面的结构特性。
5.一种傅里叶光学表面的振动切削加工装置，其特征在于，包括：
变换模块，用于确定目标傅里叶表面的结构特性，对所述目标傅里叶的表面结构特性进行傅里叶变换得到频谱图；
判断模块，用于根据所述频谱图确定输入给振动刀具中压电堆栈的正弦电压的频率和波长，并根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，并判断所述傅里叶表面理论轮廓是否满足预设加工条件；以及
加工模块，用于在所述傅里叶表面理论轮廓满足所述预设加工条件时，控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工待加工件，得到目标傅里叶表面；
其中，所述根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，所述加工模块，还用于：基于预设的轮廓计算公式，根据预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长确定傅里叶表面理论轮廓，其中，所述预设的轮廓计算公式为：
；
其中，为刀具在切深方向的运动轨迹，/>为不同输入电压下加工出的正弦轮廓的振幅，/>为进给速度，/>为频率，/>为刀具在预设方向上的进给轨迹，/>、/>均为整数，/>为时间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在得到所述目标傅里叶表面之后，所述加工模块，具体用于：
对所述目标傅里叶表面进行热辐射特性测试和/或图案颜色鉴定；
根据测试结果和/或鉴定结果判断所述目标傅里叶表面是否满足预设加工需求；
若所述目标傅里叶表面满足所述预设加工需求，则结束当前加工流程，否则，重新确定所述目标傅里叶表面的结构特性。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工所述待加工件之前，所述加工模块，还用于：
根据所述振动刀具中压电堆栈的型号确定最大输入频率和最大输入电压；
若所述最大输入频率和所述最大输入电压均满足预设工作条件，则控制所述振动刀具按照所述预设进给速度、所述正弦电压的频率和波长加工所述待加工件，否则，重新确定所述压电堆栈的型号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
确定模块，用于若所述傅里叶表面理论轮廓不满足所述预设加工条件，则重新确定所述目标傅里叶表面的结构特性。
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