基于磁流变抛光的中频误差控制工艺算法与策略

发布时间：2017-08-24 16:01

  本文关键词：基于磁流变抛光的中频误差控制工艺算法与策略

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【摘要】：磁流变抛光技术被誉为是光学制造界的革命性技术,能快速实现超高精度面形(数十纳米以下)、超光滑表面质量(1纳米以下)且近无亚表面缺陷,可使光学企业的制造水平与生产效率有突破性的提升。但是磁流变抛光在快速去除光学表面低频误差同时,还会引入较多的中高频误差。其中的中频误差也是一个严重影响光学元件光学性能的因素,必须进行有效控制。国外对磁流变抛光中频误差工艺的研究已经比较成熟,但加工工艺作为技术秘密并未公开,国内在中频误差控制工艺上还存在若干问题,论文通过理论分析、仿真与工艺实验结合,对以下几个部分进行了研究：(1)中频误差评价方法研究。通过调研了国内外常见的光学元件面形误差评价方法,对功率谱密度分析法进行了深入的探讨,为之后的工艺优化过程中光学元件的中频误差分析提供理论基础及理论指导。(2)光学元件的中频误差算法与软件开发。从软件工程角度,设计了面形分析软件的总体架构,完成各模块算法设计与功能开发,为后续的面形分析进行辅助。(3)探索了去除函数形态对加工面形的影响规律。通过仿真,研究了去除函数表面形态对加工面形的影响规律,并初步获得去除函数的选取规律。(4)驻留时间算法进行了优化。提出了通过滤波算法使驻留时间矩阵沿抛光轮进给方向更加平滑,即相邻两点的速度更加接近,从而降低这种速度的波动性对中频误差造成的影响。(5)抛光轨迹进行了优化。首先研究了常规轨迹和伪随机轨迹的优缺点,并在光栅线轨迹的基础上,提出了基于聚类离散思想的自适光栅线轨迹,不仅去除了常规光栅线轨迹的特征误差问题,而且实现了中频误差的高效收敛。本文通过对磁流变抛光过程中中频误差控制技术中若干关键问题的细致研究,确定了一条能够有效控制中频误差的工艺路线,期望能实现全口径抛光的中频误差控制。
【关键词】：磁流变抛光 中频误差 抛光斑 驻留时间 抛光轨迹
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.692;TH74
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 课题来源与研究背景8-11
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 研究背景8-11
• 1.2 磁流变抛光技术概述11-13
• 1.2.1 磁流变抛光原理11-12
• 1.2.2 抛光工艺对中频误差的影响因素12-13
• 1.3 中频误差控制的国内外现状13-16
• 1.3.1 国外发展现状13-14
• 1.3.2 国内发展现状14-15
• 1.3.3 中频误差控制存在的问题15-16
• 1.4 论文研究目的与意义16
• 1.5 论文研究思路及主要研究内容16-19
• 1.5.1 论文研究思路16-17
• 1.5.2 论文主要研究内容17-19
• 第二章 中频误差分析方法研究19-27
• 2.1 光学表面面形误差常见的评价参数19-20
• 2.2 中频误差的表征20-22
• 2.2.1 功率谱密度函数的定义20-21
• 2.2.2 功率谱密度函数应用及不足21-22
• 2.3 中频误差分析软件开发22-26
• 2.3.1 整体结构设计23
• 2.3.2 功能分析23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 去除函数对中频误差影响规律及仿真分析27-38
• 3.1 去除函数卷积模型27-28
• 3.2 去除函数的选取28-30
• 3.3 多去除函数组合分层加工30
• 3.4 去除函数仿真分析30-37
• 3.4.1 去除函数形态对加工面形影响仿真分析30-34
• 3.4.2 不同浸深抛光斑修形能力仿真分析34-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 抛光轨迹对中频误差的影响规律及优化算法38-52
• 4.1 抛光轨迹规划算法38-40
• 4.2 抛光轨迹对中频误差的影响40-44
• 4.2.1 规则轨迹的特征频率40-42
• 4.2.2 伪随机轨迹实验42-44
• 4.3 基于聚类离散思想的自适应光栅轨迹44-47
• 4.3.1 面形梯度对确定性抛光的影响45
• 4.3.2 聚类思想45-46
• 4.3.3 算法实现46-47
• 4.4 实验结果47-51
• 4.4.1 仿真分析47-48
• 4.4.2 工艺实验48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 驻留时间对中频误差影响规律及优化算法52-64
• 5.1 驻留时间求解理论基础52-53
• 5.2 驻留时间矩阵算法分析53-54
• 5.3 驻留时间频谱滤波方法控制中频误差54-55
• 5.4 实验结果55-63
• 5.4.1 仿真分析55-59
• 5.4.2 工艺实验59-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 全文总结64
• 6.2 技术进步点64-65
• 6.3 研究展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文70
• 附录B 攻读硕士学位期间参加的学术活动70

【参考文献】

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本文编号：732193