用于全口径抛光期间表面外形的确定性控制的设备和方法技术

一种配置成抛光研具的抛光系统包括：研具，其配置成接触工件以抛光工件；以及隔件，其配置成接触研具。该隔件具有形成在其中的孔。该孔的半径和工件的半径大致相同。孔的中心和工件的中心布置成与研具的中心隔开一段大致相同的径向距离。该孔从研具的中心沿着第一径向布置，并且工件从研具的中心沿着第二径向布置。第一和第二径向可为相对的方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于成形光学表面的设备和方法。更具体而言，本专利技术涉及用于为光 学表面产生确定的抛光处理的设备和方法。 本专利技术的一个实施例提供一种用于计算在抛光处理期间从工件去除的材料量的 计算机化方法。该方法包括在计算机系统接收一组抛光特性，以及在计算机系统上从该组 抛光特性的至少一部分计算用于抛光系统的研具和工件的一组运动学特性。该方法进一步 包括在计算机系统上基于该组抛光特性和该组运动学特性的至少一部分计算用于工件上 的一组研具点的暴露时间，以及在计算机系统上从该组抛光特性的至少一部分计算研具和 工件之间的摩擦力。该方法还包括在计算机系统上基于研具和工件之间的力矩计算研具和 工件之间的斜度，其中该力矩基于摩擦力，以及在计算机系统上基于用于包括在该组抛光 特性内的研具类型的信息计算研具和工件之间的压力分布。该方法进一步包括在计算机系统上基于斜度、用于该研具类型的压力分布以及暴露时间计算研具和工件之间的累积压力 分布；以及在计算机系统上基于摩擦力、该组运动学特性、以及累积压力分布的乘积计算从 工件去除的材料量。 根据本专利技术的一个特定实施方式，抛光系统包括计算机系统。为工件的表面上的 多个点执行每个计算步骤。该方法还包括在多个相继时间段执行每个计算步骤直到工件的 表面具有符合要求的形状为止。 根据另一个特定实施方式，该组抛光特性包括一组材料特性、一组抛光器配置特 性和一组抛光器运动学特性。该组材料特性包括抛光系统的特性并且包括用于研具类型的 信息、用于研具的Stribeck摩擦曲线以及工件-研具失配响应函数。该组材料特性可进一 步包括用于Preston方程的Preston常数。用于该研具类型的信息可为用以鉴别该研具类 型为粘弹性、粘塑性或弹性的信息。该组抛光装置运动学特性包括工件的旋转速度、研具的 旋转速度、工件相对于研具的行程长度以及行程频率。该组抛光器配置特性包括工件形状、 研具形状、工件尺寸、研具尺寸、研具曲率、研具在工件上的负荷分布和工件相对于研具的 力矩臂。 根据另一个特定实施方式，该方法还包括减去在第一时间段从工件去除的材料的 量以确定在该第一时间段的新工件形状；以及在第一时间段之后的相继时间段利用该新工 件形状执行每个计算步骤以确定在该相继时间段连续从工件去除的材料量。该方法可进一 步包括从该新工件形状和最终工件形状计算用于抛光系统的一组控制设置；以及在抛光系 统上将一组控制器设为该组控制设置以调节抛光系统以将工件形状抛光成最终抛光形状。 根据本专利技术的另一个实施方式，一种计算机可读存储介质包含程序指令，当由计 算机内的控制器执行时，该程序指令使得控制器执行用于计算在抛光处理期间从工件去除 的材料量的方法。该方法的步骤如上述。 根据本专利技术的另一个实施方式，一种用于计算在抛光处理期间从工件去除的材料量的计算机可读介质上的计算机程序产品包括用于执行上述方法步骤的编码。 根据本专利技术的另一个实施方式，抛光系统包括配置成接触工件以抛光工件的研具，以及配置成接触该研具的隔件。该隔件具有形成在其中的孔以容纳工件，并且该研具配置成通过该孔接触工件。该抛光系统还包括配置成联接在工件上并且在工件和研具之间施加第一量的压力的第一装置，以及联接在隔件上并且配置成在隔件和研具之间施加第二量的压力以在工件被研具抛光时压縮研具的第二装置，其中第二量的压力为第一量的压力的三倍或更多倍。 根据该抛光系统的一个特定实施方式，研具的压縮配置成在工件被研具抛光时限 制工件压縮研具。研具的压縮配置成在工件被研具抛光时使研具大致平面化。该抛光系统 可进一步包括工件。 根据本专利技术的另一个实施方式，抛光方法设置成用于在工件的抛光期间用隔件加 压研具以压縮研具以限制工件在抛光期间压縮研具。该方法包括使用第一施力装置在工件 上加压以在研具和工件之间施加第一量的压力；以及使用第二施力装置在隔件上加压以在 隔件和研具之间施加第二量的压力，其中隔件具有形成在其中的孔并且工件配置成通过该 孔接触研具，并且其中第二量的压力比第一量的压力大三倍或更多倍。根据一个特定实施 方式，该方法还包括相对于隔件和工件旋转研具。 根据本专利技术的另一个实施方式，配置成抛光研具的抛光系统包括配置成接触工件 以抛光工件的研具，以及配置成接触研具的隔件。该隔件具有形成在其中的孔。该孔具有 与工件大致相同的半径。该孔的中心布置成与研具的中心隔开一段径向距离并且沿着研具 的第一径向布置。工件的中心布置成与研具的中心隔开一段径向距离并且沿着研具的第二 径向布置。 根据该抛光系统的一个特定实施方式，隔件配置成在研具抛光工件时将研具抛光 到一个大致平坦的表面。第一半径和第二半径相对地定向。该抛光系统可进一步包括工件。 该隔件具有大致三角形形状。 结合下文及附图更详细地说明本专利技术的这些和其它实施方式。 附图说明 图1是根据本专利技术的一个实施方式的抛光系统的简化框图； 图2A和2B是根据本专利技术的一个实施方式的该组抛光装置的简化截面图和简化俯 视图； 图3是用于产生用于抛光系统的一组控制器的一组抛光确定和一组控制设置的 计算机化方法的流程图； 图4A是被经过粘弹性研具的工件的前缘变形的粘弹性研具的简化示意图； 图4B是作为工件表面上相对于工件前缘的位置的函数的工件表面上的压力梯度 的简化曲线图； 图5是用于特定研具类型例如聚氨酯研具的Stribeck摩擦曲线的示例曲线图； 图6是在工件和/或研具可具有曲面的情况下工件和研具之间的典型形状失配的 示意图； 图7是在由于研具和工件之间的摩擦力引起的力矩作用下的工件的简化示意图； 图8A和8B是体现了增加分隔距离趋于增加时间平均速率并因此增加材料从工件 表面的去除速度的曲线图； 图8C和8D是示出增加行程长度通常引起在工件边缘由于工件边缘耗费更多的时 间来脱离研具而引起的更低的时间平均速率并且工件因此将更加凹进的曲线图； 图9A是示出可利用研具在工件前缘上的一些点(&，yj在工件行进到工件上一些 给定点(x，y)时的直线路径来确定研具暴露时间的曲线图； 图9B是显示了在对样本工件使用的条件下计算出的研具暴露时间tjx， y)的曲 线图； 图IO示意性地示出了延迟的弹性粘性模型，其由两个模量(两个弹簧)和一个粘 性(阻尼器)组成。 图IIA显示了在工件不旋转的情况下利用对于样本工件所述的状态的计算出的 压力分布； 图11B显示了根据本专利技术的一个示例性实施方式对在抛光1小时后的样本工件测 量到的表面轮廓；以及 图12是根据本专利技术的另一个实施方式的抛光系统的简化俯视图。8具体实施例方式本专利技术提供用于成形光学表面的设备和方法。更具体而言，本专利技术提供用于为光 学表面产生确定性的抛光处理的设备和方法。 图1是根据本专利技术的一个实施方式的抛光系统100的简化框图。抛光系统100包 括计算机系统105、一组控制器110和一组抛光装置115。根据一个可选实施例，抛光系统 100包括该组控制器110和该组抛光装置115，但不包括计算机系统105。抛光系统100配 置成如下文所述抛光工件，例如光学元件(现有技术中有时称为"光学器件")。抛光系统 100在现有技术中有时称为抛光器。 计算机系统105可为个人计算机、工作站、膝上型计算机、一组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在抛光系统上计算在抛光处理期间从工件去除的材料量的计算机化方法，包括：在计算机系统接收一组抛光特性；在所述计算机系统上从所述一组抛光特性的至少一部分计算用于抛光系统的研具和工件的一组运动学特性；在所述计算机系统上基于所述一组运动学特性和所述一组抛光特性的至少一部分为所述工件上的一组研具点计算暴露时间；在所述计算机系统上从所述一组抛光特性的至少一部分计算所述研具和所述工件之间的摩擦力；在所述计算机系统上基于所述研具和所述工件之间的力矩计算所述研具和所述工件之间的斜度，其中所述力矩基于所述摩擦力；在所述计算机系统上基于包括在所述一组抛光特性内的用于研具类型的信息计算所述研具和所述工件之间的压力分布；在所述计算机系统上基于所述斜度、用于所述研具类型的所述压力分布以及所述暴露时间计算所述研具和所述工件之间的累积压力分布；以及在所述计算机系统上基于所述摩擦力、所述一组运动学特性、以及所述累积压力分布的乘积计算从所述工件去除的材料量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：塔伊布伊沙克苏拉特瓦拉，迈克尔丹尼斯费特，威廉奥古斯塔斯斯蒂尔，
申请(专利权)人：劳伦斯利弗莫尔国家安全有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]