The invention realizes the accurate calibration of the workpiece position in the ion beam polishing process by obtaining the spatial position relationship between the center of the workpiece and the beam center of the ion source. The laser tracker uses the contact method to measure the baseline and surface information of the workpiece, and then carries out solid geometry calculation to get the center space position information of the workpiece. After the ion source was opened, the Faraday cup was scanned and the ion beam distribution and its center position were obtained. The center position of the center of the ion beam relative to the center of the Faraday cup was obtained. In this invention, the position of the center of the workpiece passes through the following transmission: the workpiece, the target ball base, the Faraday cup and the ion beam, to obtain the space position of the center of the workpiece relative to the ion beam center, thus realizing the precise calibration of the position of the workpiece during the ion beam polishing process. Then the dwell time coordinates in the CNC code subtract the space position relationship of the center of the workpiece relative to the ion beam center, and compensate the positioning error by software.
【技术实现步骤摘要】
适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法
本专利技术属于精密光学制造领域,涉及离子束抛光过程中被加工光学元件与离子源加工坐标系中位置误差精确标定及补偿方法。
技术介绍
离子束抛光技术的原理是利用离子源产生的高能离子对光学元件(工件)表面轰击,基于原子物理溅射效应实现工件表面材料去除。该方法具有许多传统加工方法所不具有的优点。它的去除函数是回转对称的高斯型,并且非常稳定,因此离子束抛光确定性高,面形误差收敛快;离子束抛光是非接触式抛光方法,不存在接触应力和应变,在工件边缘时去除函数不发生变化,不产生边缘效应等负面影响。离子束抛光技术由于加工精度高、确定性好,应用越来越广泛,成为了高精度光学元件制造过程中首选的抛光方法之一。定位误差是影响离子束抛光精度的主要因素之一。定位误差是工件在机床坐标系中的实际位置与理论位置之间的偏差,具体描述为工件坐标系相对离子源加工坐标系的位置差。传统处理方式为,对工件进行精密装夹,保证工件与离子源加工坐标系的精密映射与设计值相符,尽量使定位误差为零,从而减小定位误差对离子束加工精度的影响。但是这种方式要求对工件的夹具进行特殊的设计并精密制造,且在装夹各个步骤都有精度要求,提高了离子束抛光的设备成本及时间成本。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种简单易行、易于操作的离子束抛光过程中工件在离子束加工坐标系中定位误差精确标定方法,并在加工过程中通过软件将定位误差进行补偿。为实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:提供1、一种适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法,提供:工件安装板、离子源、激光跟踪仪、靶标球、工业测量相机,靶球 ...
【技术保护点】
一种适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法,提供:工件安装板、离子源、激光跟踪仪、靶标球、工业测量相机,靶球基座,法拉第杯,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:将工件固定在工件安装板上;步骤2:架设激光跟踪仪,其中激光跟踪仪的测量范围覆盖整个工件及靶球基座;步骤3:激光跟踪仪结合靶标球测量工件中心的空间位置信息,设为(xw,yw,zw);步骤4:将靶球放置在靶球基座上,获得靶球基座中心的在激光跟踪仪测量坐标系中的空间位置,设为(xb,yb,zb);步骤5:采用激光跟踪仪计算步骤3及步骤4获得的空间位置数据,两者相减得到工件中心相对靶球基座中心的空间坐标变换(Δx1,Δy1,Δz1),其变换矩阵如式(1.1)所示;
【技术特征摘要】
1.一种适用于离子束抛光的工件定位误差标定及补偿方法,提供:工件安装板、离子源、激光跟踪仪、靶标球、工业测量相机,靶球基座,法拉第杯,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:将工件固定在工件安装板上;步骤2:架设激光跟踪仪,其中激光跟踪仪的测量范围覆盖整个工件及靶球基座;步骤3:激光跟踪仪结合靶标球测量工件中心的空间位置信息,设为(xw,yw,zw);步骤4:将靶球放置在靶球基座上,获得靶球基座中心的在激光跟踪仪测量坐标系中的空间位置,设为(xb,yb,zb);步骤5:采用激光跟踪仪计算步骤3及步骤4获得的空间位置数据,两者相减得到工件中心相对靶球基座中心的空间坐标变换(Δx1,Δy1,Δz1),其变换矩阵如式(1.1)所示;步骤6:通过工业测量相机精密标定靶球基座与法拉第杯中心孔(xf,yf,zf)的相对位置(Δx2,Δy2,Δz2);代入步骤5数据,计算得到工件中心相对法拉第杯中心孔的空间坐标变换关系,其变换矩阵如式(1.2)所示:步骤7:关闭离子束加工设备的真空仓门,抽取真空,到达预定真空度后开启离子源;步骤8:进行法拉第杯扫描,获得离子束束流分布,通过高斯曲线拟合得到离子束中心相对法拉第杯中心孔的偏置关系,设为(Δx3,Δy3);步骤9:结合步骤6及步骤8的结果,通过坐标变换得到工件1中心相对离子束10中心的空间位置关系,即为工件在离子束加工坐标系中定位误差,即工件定位中心相对于离子束流中心的实际位置为:
【专利技术属性】
技术研发人员:邓伟杰,尹小林,唐瓦,薛栋林,李锐钢,张学军,
申请(专利权)人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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