一種光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法
【專利摘要】一種光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法，涉及光學(xué)元件的加工領(lǐng)域，解決現(xiàn)有采用偽隨機(jī)路徑規(guī)劃方法中存在采用直線連接的方式造成加工過程中機(jī)床頻繁換向，進(jìn)而容易產(chǎn)生輪廓誤差或過沖等問題，在生成隨機(jī)加工路徑后，首先確定判定閾值并依次讀取各駐留點(diǎn)。然后，根據(jù)相鄰三個(gè)駐留點(diǎn)形成的角度與閾值的關(guān)系來決定駐留點(diǎn)的連接方式。最后，當(dāng)符合樣條曲線連接條件時(shí)則以兩端駐留點(diǎn)及其切矢為邊界型值點(diǎn)條件及邊界相切條件構(gòu)建三次B樣條曲線光順連接相鄰三個(gè)駐留點(diǎn)；當(dāng)不符合樣條曲線連接條件時(shí)則直接以直線依次連接相鄰三個(gè)駐留點(diǎn)。本發(fā)明使隨機(jī)加工路徑具有更好的光順性，降低了對(duì)加工機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的要求，有利于保證光學(xué)表面的加工質(zhì)量。
【專利說明】一種光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)元件的加工領(lǐng)域，具體涉及到一種光學(xué)元件加工中生成隨機(jī)加工 路徑的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)技術(shù)以及光電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)光學(xué)元件的面形精度、表面粗糙度等加工質(zhì)量 提出了越來越高的要求。為了有效控制光學(xué)元件表面的加工質(zhì)量，加工人員普遍采用螺旋 線、光柵掃描以及偽隨機(jī)等路徑。由于這些路徑有其各自的特點(diǎn)，不同工序或同一工序的多 輪迭代過程中往往交替使用以達(dá)到較好的效果。螺旋線路徑以及光柵路徑的優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn) 單、易于實(shí)現(xiàn)，其缺點(diǎn)是固定間隔的路徑造成光學(xué)元件表面特定頻段誤差的殘留。為克服這 一缺點(diǎn)，加工人員逐漸采用偽隨機(jī)路徑進(jìn)行光學(xué)元件的加工。目前這種路徑規(guī)劃普遍采用 的做法是：按照一定的規(guī)則生成駐留點(diǎn)，然后用直線依次連接各相鄰駐留點(diǎn)進(jìn)而用數(shù)控系 統(tǒng)的直線插補(bǔ)功能實(shí)現(xiàn)。但是，偽隨機(jī)路徑規(guī)劃算法生成的是一種近似凌亂分布的加工路 徑，其駐留點(diǎn)呈無序狀態(tài)分布。因而采用直線連接的方式造成加工過程中機(jī)床頻繁換向。為 實(shí)現(xiàn)這種路徑數(shù)控機(jī)床需要頻繁地進(jìn)行加減速控制。這要求數(shù)控機(jī)床要具有非常好的動(dòng)態(tài) 響應(yīng)特性，否則很容易產(chǎn)生輪廓誤差或過沖等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有采用偽隨機(jī)路徑規(guī)劃方法中存在采用直線連接的方式造成加 工過程中機(jī)床頻繁換向，進(jìn)而容易產(chǎn)生輪廓誤差或過沖等問題，提供一種光學(xué)元件隨機(jī)加 工路徑規(guī)劃方法。
[0004] 一種光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法，包括在光學(xué)元件口徑范圍內(nèi)計(jì)算初始駐留 點(diǎn)序列，并采用偽隨機(jī)路徑規(guī)劃算法對(duì)初始駐留點(diǎn)序列進(jìn)行重排生成偽隨機(jī)路徑，所述偽 隨機(jī)路徑的駐留點(diǎn)序列記為Di，i為大于等于1小于等于N的正整數(shù)；對(duì)駐留點(diǎn)序列依次處 理，實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的路徑規(guī)劃；
[0005] 按照下列步驟遍歷處理各駐留點(diǎn)：
[0006] 步驟一、設(shè)定判別閾值θ τ，并初始化駐留點(diǎn)索引，設(shè)定索引值i = 2 ;
[0007] 步驟二、計(jì)算駐留點(diǎn)連線h及駐留點(diǎn)Di，Di+1連線li+1形成的夾角DgDA+i， 并記錄li和li+1的方向矢量分別為b和h ;
[0008] 步驟三、判定夾角DgDiDw是否小于等于判別閾值θ τ，如果是，則執(zhí)行步驟四，如 果否，則以直線連接Di_A及DA+1，執(zhí)行步驟五；
[0009] 步驟四、以駐留點(diǎn)Dh及Di+1為邊界型值點(diǎn)條件，及&為邊界相切條件，構(gòu)造 三次B樣條曲線Q分別與直線lil i+1相切于Dg及Di+1 ;
[0010] 步驟五、令i = i+2,若i彡N-1則返回執(zhí)行步驟二；若i = N，則以直線連接駐留 點(diǎn)DgDi，路徑規(guī)劃結(jié)束；若i > N，路徑規(guī)劃結(jié)束。
[0011] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法，通過判斷 加工路徑上駐留點(diǎn)的特性進(jìn)而控制其插補(bǔ)方法以便于降低對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能要求。相鄰駐 留點(diǎn)采用直線或B樣條曲線連接使得加工路徑具有更好的光順性，降低了對(duì)加工機(jī)床動(dòng)態(tài) 性能的要求有利于保證光學(xué)表面的加工質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明所述的光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法中偽隨機(jī)加工路徑局部放 大圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明所述的光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法中樣條曲線連接駐留點(diǎn)的 原理圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明所述的光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法中i = N時(shí)相鄰駐留點(diǎn)連接 示意圖；
[0015] 圖4為采用本發(fā)明所述的光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)的偽隨機(jī)加工路 徑局部放大圖。

【具體實(shí)施方式】

【具體實(shí)施方式】 [0016] 一、結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方 法，首先，在光學(xué)元件口徑范圍內(nèi)按照駐留間隔劃分網(wǎng)格計(jì)算初始駐留點(diǎn)序列Pi，并根據(jù)一 般的偽隨機(jī)路徑規(guī)劃算法對(duì)初始駐留點(diǎn)序列Pi進(jìn)行重排生成偽隨機(jī)路徑。偽隨機(jī)路徑的 駐留點(diǎn)序列記為Di(i = 1…N)。
[0017] 然后，采用下述步驟對(duì)駐留點(diǎn)依次進(jìn)行光順處理：
[0018] A、初始化駐留點(diǎn)索引i = 2 ;作為一種優(yōu)選方案，初始化判別閾值θ τ = 170°。
[0019] Β、計(jì)算駐留點(diǎn)DyDi連線h及駐留點(diǎn)Di,Di+1連線Di+1形成的夾角Z D^DiDi+i，記 li、li+1的方向矢量分別為及心；
[0020] C、若ZDgDJViS θ τ則轉(zhuǎn)至步驟D，否則直接以直線連接DpA及DJ)i+1并轉(zhuǎn)至 步驟E ;
[0021] D、計(jì)算三次B樣條曲線，光順連接駐留點(diǎn)Dg及Di+1結(jié)合圖2,設(shè)三次B樣條曲線 的矩陣表達(dá)式為：
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法，包括在光學(xué)元件口徑范圍內(nèi)計(jì)算初始駐留點(diǎn) 序列，并采用偽隨機(jī)路徑規(guī)劃算法對(duì)初始駐留點(diǎn)序列進(jìn)行重排生成偽隨機(jī)路徑，所述偽隨 機(jī)路徑的駐留點(diǎn)序列記為Di，i為大于等于1小于等于N的正整數(shù)；對(duì)駐留點(diǎn)序列依次處理， 實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的路徑規(guī)劃；其特征是，處理駐留點(diǎn)序列，由以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一、設(shè)定判別閾值θ τ，并初始化駐留點(diǎn)索引，設(shè)定索引值i = 2 ; 步驟二、計(jì)算駐留點(diǎn)Dg，Di連線h及駐留點(diǎn)Dp Di+1連線li+1形成的夾角D^DA+i，并 記錄li和li+1的方向矢量分別為h和心； 步驟三、判定夾角D^DA+i是否小于等于判別閾值θ τ，如果是，則執(zhí)行步驟四，如果 否，則以直線連接DpA及DA+1，執(zhí)行步驟五； 步驟四、以駐留點(diǎn)Dh及Di+1為邊界型值點(diǎn)條件，及&為邊界相切條件，構(gòu)造三次B 樣條曲線Q分別與直線1山+1相切于Dg及Di+1 ; 步驟五、令i = i+2,若i彡N-1則返回執(zhí)行步驟二；若i = N，則以直線連接駐留點(diǎn) D^Di，路徑規(guī)劃結(jié)束；若i > N，路徑規(guī)劃結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法，其特征在于，采用直 線插補(bǔ)或樣條插補(bǔ)方式控制判別閾值θ τ的值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種光學(xué)元件隨機(jī)加工路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述 判別閾值θ τ的范圍為在大于0°小于等于180°之間。
【文檔編號(hào)】G05B19/19GK104155915SQ201410367151
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】劉健, 王紹治, 張玲花, 張春雷, 隋永新, 楊懷江 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所