【技术实现步骤摘要】
一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法
本专利技术属于光学加工领域,尤其涉及一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法。
技术介绍
离轴非球面数字化制造工艺过程中,首先必须准确地了解离轴非球面表面点、各点处法向等信息,并且这些信息的精度必须优于待制造非球面的精度。现有的特征获取方法从正轴母镜信息出发,利用变换矩阵转换到离轴非球面坐标系后进行插值。然而,该方法的精度受到采样点密度的限制,对于小口径镜面可以通过提高采样密度的方法提高精度,但需要更多的信息和时间。但对于大口径镜面,消耗资源和时间过大以致该方法不能够顺利进行。为了提高离轴非球面的测算精度并减少所需的资源和时间,必须构建一种离轴非球面面型特征的获取方法,提高测算精度,减少资源需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有方法的不足,提供一种简单、可行且能提高获取精度、减少资源和时间消耗的离轴非球面面型特征的获取方法。本专利技术的技术方案如下:一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,先根据镜面面型要求获得离轴角;然后构造出过子镜xy坐标面任意点、且平行于离轴非球面坐标系z轴的直线,通过求解此直线与非球面的交点,获得离轴非球面坐标系xy平面内点在离轴非球面上的投影;再通过求解此交点与xy平面对应点的距离或者坐标变换,获得离轴非球面坐标系内面型点特征;在母镜坐标系中,利用交点坐标获得该点处的法向,而后利用坐标变换将法向转换到离轴非球面坐标系中,最后获得离轴非球面面型法向特征。给出等高离轴非球面离轴角迭代计算方法 ...
【技术保护点】
1.一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,先根据镜面面型要求获得离轴角;然后构造出过子镜xy坐标面任意点、且平行于离轴非球面坐标系z轴的直线,通过求解此直线与非球面的交点,获得离轴非球面坐标系xy平面内点在离轴非球面上的投影;再通过求解此交点与xy平面对应点的距离或坐标变换方法,获得离轴非球面坐标系内面型点特征;在母镜坐标系中,利用交点坐标获得该点处的法向,而后利用坐标变换将法向转换到离轴非球面坐标系中,最后获得离轴非球面面型法向特征;给出等高离轴非球面离轴角迭代计算方法,并更新获得离轴非球面面型特征。/n
【技术特征摘要】
1.一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,先根据镜面面型要求获得离轴角;然后构造出过子镜xy坐标面任意点、且平行于离轴非球面坐标系z轴的直线,通过求解此直线与非球面的交点,获得离轴非球面坐标系xy平面内点在离轴非球面上的投影;再通过求解此交点与xy平面对应点的距离或坐标变换方法,获得离轴非球面坐标系内面型点特征;在母镜坐标系中,利用交点坐标获得该点处的法向,而后利用坐标变换将法向转换到离轴非球面坐标系中,最后获得离轴非球面面型法向特征;给出等高离轴非球面离轴角迭代计算方法,并更新获得离轴非球面面型特征。
2.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,包括:
步骤1:非球面参数输入;
步骤2:离轴非球面离轴角常规表示如下:
以离轴中心点T为坐标原点,以矢量[cosα0sinα]为x向,以矢量[010]为y向,建立离轴非球面坐标系T-xyz;
步骤3:母镜坐标系与离轴非球面坐标系之间转换;
步骤4:获得任一平行于离轴非球面z轴直线与母镜交点;
步骤5:获得离轴非球面面型点信息;
步骤6:获得离轴非球面任意点法向;
步骤7:获得等高离轴非球面离轴角;在步骤2离轴角的基础上,通过迭代方法使离轴高点和离轴低点等高,从而使环带近似相等;
根据步骤7中的离轴角,利用步骤3~6,获得等高离轴非球面面型特征。
3.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,步骤1中,当所述非球面为二次圆锥非球面时,在母镜坐标系O-XYZ中此类非球面表示为:
K=-e2为曲面常数,为回转半径,C=1/R0为顶点曲率。其中e为圆锥曲线偏心率,R0为圆锥曲线顶点处曲率半径,R0>0为凹面,R0<0为凸面。
4.根据权利要求1所述的一种光学加工中获得离轴非球面面型特征的方法,其特征在于,步骤3中:
设离轴非球面坐标系初始位置与母镜坐标系重合,先将离轴非球面离轴点沿着离轴非球面坐标系坐标轴平移到离轴非球面坐标系坐标原点处,然后再将非球面整体绕离轴非球面Y轴旋转α;根据坐标变换理论,获得母镜坐标系向离轴非球面坐标转换的齐次变换矩阵Tm2s;
设母镜坐标系与离轴非球面坐标系重合,将离轴非球面先绕母镜Y轴旋转-α,然后沿着母镜坐标系将离轴非球面坐标系的原点平移到母镜中的离轴点处,根据坐标变换理论,获得离轴非球面...
【专利技术属性】
技术研发人员:焦长君,舒勇,陈永超,王波,王斌,崔嘉伟,张真,
申请(专利权)人:中科院南京天文仪器有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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