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申请/专利权人：中国科学院光电技术研究所

摘要：本发明公开了一种非球面光学元件数控保形加工方法，属于先进光学制造领域，首先通过求解非球面光学元件各点与平滑盘的对应关系，进而求得二者之间的不吻合度，以不吻合度最小作为求解目标得到关于平滑盘的曲率半径、平滑行距、平滑盘的直径的优化模型，通过粒子群算法进行优化，得到较小的不吻合度，为平滑盘的设计提供有效指导。本发明既可以保证合适的不吻合度，又能实现高效的平滑加工。

主权项：1.一种非球面光学元件数控保形加工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：确定待加工的非球面光学元件的一般子午截线方程式；S2：确定平滑工具的外形；S3：根据S1中的一般子午截线方程式构建保形平滑模型，包括：S31：根据非球面光学元件的一般子午截线方程式确定非球面光学元件的非球面上任意一点的曲率和曲率半径：S32：计算平滑工具在非球面光学元件的非球面子午截线上任意一点的位姿，包括：平滑工具在非球面光学元件的非球面上某一点cixi,yi的位姿关系表示为： ；其中，ai,bi为在第i点处平滑工具的外轮廓的圆弧中心点坐标，xsi,ysi和xei,yei分别为第i点处圆弧的起始点的坐标和圆弧的终止点的坐标，ri为第i点处的平滑工具的外轮廓半径，通过圆弧中心点坐标、圆弧的起始点的坐标和圆弧的终止点的坐标确定平滑工具在非球面光学元件的非球面上某一点的位姿；某一点cixi,yi为子午截线上的点；S33：计算平滑工具走刀后形成的任意相邻两行圆弧与非球面光学元件的非球面的不吻合度，包括：首先计算相邻两行圆弧的交点Ixpi,ypi的坐标： ；其中，L为中间参数，；ai+1,bi+1为在第i+1点处平滑工具的外轮廓的圆弧中心点坐标，xsi+1,ysi+1和xei+1,yei+1分别为第i+1点处圆弧的起始点的坐标和圆弧的终止点的坐标，ri+1为第i+1点处的平滑工具的外轮廓半径；第i点处相邻两行圆弧与非球面光学元件的非球面的不吻合度为： ；其中，xni,yni是非球面子午截线上距离相邻两行圆弧的交点Ixpi,ypi最近的点的坐标；S34：计算平滑工具在非球面光学元件上平滑n+1刀时，关于待优化的参数向量w=r,d,l的不吻合度的均方根为： ；其中，||·||2表示为2范数计算，为2范数的平方；εiw关于待优化的参数向量w的在第i点处的不吻合度；r为平滑工具的曲率半径、d为平滑工具的直径、l为平滑行距；n为正整数；S35：构建优化模型为： ；其中，w=r,d,l，为待优化的参数向量；为目标函数，表示其后面的式子达到最小值时的待优化的参数向量w的取值；所述优化模型即为保形平滑模型；S4：根据S3中的保形平滑模型计算平滑工具的直径、平滑工具的曲率半径、平滑行距；S5：根据S4中的平滑工具的直径、平滑工具的曲率半径设计制作平滑工具；S6：使用平滑工具，设置平滑行距，对待加工的非球面光学元件进行加工。

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