The present invention provides a method in precision measurement for Aspheric Grinding arc diamond wheel 3D shape error, the method includes: 1) to measure the surface height data of each point of the continuous spiral scan; 2) processing fitting the data according to the spiral trajectory model, the 3D surface topography of grinding wheel matrix, and the least squares arc fitting, wheel radius, arc center coordinates and arc center deviation; 3) to establish the average matrix 3D morphology of the wheel surface, and subtraction and morphology of matrix, the 3D error distribution matrix, circular degree error and radial runout error; 4) to measure the height of the outer circumference of the data, through the least squares fitting, get based on the part of the grinding wheel radius. The invention realizes high precision non-contact measurement of arc diamond wheel all the important geometric parameters, the measurement results can be directly used for accurate interpolation of aspheric optical elements in ultra precision grinding machining motion control point coordinate calculation.
【技术实现步骤摘要】
非球面磨削圆弧金刚石砂轮三维形状误差在位精密测量方法
本专利技术涉及非球面光学元件超精密磨削加工领域,具体涉及非球面磨削过程中使用的圆弧金刚石砂轮三维形状误差的精密测量方法。
技术介绍
非球面镜能够消除球面元件在光束传递过程中产生的球差、慧差、像差等不利影响,在光束聚焦时能减少光能损失,提高聚焦和校准精度,在大型高功率光学系统中获得了广泛的应用。采用超精密磨削加工的方法,可批量获得高精度大口径非球面镜片,目前国际上已被多项大型光学系统(如NIF、KECK、TMT、GMT、EURO50、OWL等)作为光学元器件制造的主工艺使用。超精密磨削加工基于高精度和高刚度的磨削机床,通过对运动坐标的精确插补计算,利用砂轮的运动复印原理获得成形表面,因此砂轮的几何形状误差会完全复印到元件表面,影响最终元件的成形加工精度。对砂轮形状误差的精确测量,是实现数控磨床运动坐标精确插补计算的前提,是进行高精度非球面超精密磨削加工必须首先解决的问题。CN102840839A公开了一种砂轮截形精确测量和误差补偿的方法,该方法利用高分辨率数码设备对待测砂轮进行图像采集,提取截形并获得待测砂轮轮廓数据,然后与标准砂轮截形数据进行对比,获得待测砂轮的截形误差。该种方法可以用于各种类型的砂轮截形的检测,并且获得的数据是衡量砂轮修整器性能的重要指标。但对于光学加工微米级别的精度要求,该种方法的测量精度受限于数码设备的分辨率而不能满足光学加工的实际应用,并且对于圆弧砂轮的多个形状误差评价参数,如:圆弧中心偏差、砂轮径向跳动误差、砂轮基础部分半径等,无法进行准确计算获得。CN105234820A公开 ...
【技术保护点】
非球面磨削圆弧金刚石砂轮三维形状误差在位精密测量方法,其特征在于,该方法包含以下步骤:1)将位移传感器(2)安装于金刚石砂轮(1)下方,匀速旋转金刚石砂轮(1),同时位移传感器(2)沿金刚石砂轮(1)轴向匀速平动,测量点在金刚石砂轮(1)表面进行螺旋式连续扫描,同时记录位移传感器(2)测得的数据z(t);2)对数据z(t)进行匀滑滤波处理,并截取中央部分有效数据,按螺旋轨迹模型进行插值拟合处理,得到金刚石砂轮(1)表面三维几何形貌矩阵M
【技术特征摘要】
1.非球面磨削圆弧金刚石砂轮三维形状误差在位精密测量方法,其特征在于,该方法包含以下步骤:1)将位移传感器(2)安装于金刚石砂轮(1)下方,匀速旋转金刚石砂轮(1),同时位移传感器(2)沿金刚石砂轮(1)轴向匀速平动,测量点在金刚石砂轮(1)表面进行螺旋式连续扫描,同时记录位移传感器(2)测得的数据z(t);2)对数据z(t)进行匀滑滤波处理,并截取中央部分有效数据,按螺旋轨迹模型进行插值拟合处理,得到金刚石砂轮(1)表面三维几何形貌矩阵M0;3)将三维几何形貌矩阵M0按金刚石砂轮(1)轴向取向量,逐一进行最小二乘圆弧拟合,得到金刚石砂轮(1)不同相位处的圆弧半径R(α)以及圆弧中心坐标Y(α)和Z(α);4)根据平均圆弧半径和圆弧中心坐标,建立金刚石砂轮(1)表面的平均三维几何形貌矩阵Mave,并与步骤2)得到的形貌矩阵M0相减,得到金刚石砂轮(1)表面三维误差分布矩阵Merror、圆弧度误差和径向跳动误差;5)将位移传感器(2)沿X向匀速平动,并记录位移传感器(2)位移数据和机床坐标,通过最小二乘圆弧拟合,得到金刚石砂轮(1)基础部分半径Rb。2.根据权利要求1所述的非球面磨削圆弧金刚石砂轮三维形状误差在位精密测量方法,其特征在于,步骤1)所述金刚石砂轮(1)安装在超精密磨床主轴上,所述位移传感器(2)固定在金刚石砂轮(1)正下方,测量光线竖直向上照射于金刚石砂轮(1)表面最低点,实...
【专利技术属性】
技术研发人员:周炼,安晨辉,张清华,陈贤华,王健,赵世杰,廖德锋,侯晶,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院激光聚变研究中心,
类型:发明
国别省市:四川,51
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