一种加工轨迹的生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学制造技术领域，尤其涉及一种加工轨迹的生成方法。
【背景技术】
[0002] 在所有的光学加工过程中，都会产生非对称误差，修正非对称误差所用的时间通 常占总加工时间的一半。加工路径的研宄对于光学元件的加工工艺具有重要意义，合理的 加工路径，可以减少加工时间，提高加工效率，得到较好的面形结果。计算机控制光学表面 成形技术主要有两种基本的加工路径：光栅路径和螺旋线路径。对于光栅路径，由于其工 艺控制简单，被广泛应用，但是该路径中存在许多不必要的行程，易增加加工时间，降低效 率；对于螺旋线路径，简单高效，但只适用于回转型光学元件的加工，并且在修正非对称误 差时，同样存在含有不必要行程的问题。且在多余的行程的驻留点其驻留时间一般为零，即 转换成机床行进速度后该处的速度为最大速度。实验证明过多的不必要行程容易造成机床 的行进速度在高速和低速间快速切换，产生新的加工误差，并增加对机床性能的要求。
[0003] 因此，现有的光栅轨迹和螺旋线轨迹两种基本的加工路径在光学加工中均存在多 余行程的缺陷，造成加工时间延长，加工效率较低等等。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种加工轨迹的生成方法，用以解决现有技术中光栅轨迹和螺旋线轨 迹两种基本的加工路径在光学加工中均存在多余行程，造成加工时间延长，加工效率较低 等等缺陷的问题。
[0005] 本发明提供一种加工轨迹的生成方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤S1 :对待加工工件面型进行横向和纵向的网格划分，得到一组m行n列的网 格；将网格中交点的面型误差大于或者等于加工阈值的交点确定为初始的驻留点，否则不 存在驻留点；生成与网格交点相对应的mXn第一矩阵W;所述第一矩阵W中存在驻留点的 位置对应的元素为1，否则为0 ;
[0007] 步骤S2 :对步骤S1得到的所述第一矩阵W逐列扫描，对于同一列中任意两个1的 元素之间仅有两个或者小于两个0元素的，则将其中的元素0替换为1，更新了所述第一矩 阵W，并统计所述第一矩阵中元素为1的元素及其对应的位置得到驻留点集合P;
[0008] 步骤S3 :根据步骤S2更新后的所述第一矩阵W获取最优分割线矩阵Fz;
[0009] 步骤S4 :根据所述驻留点集合P、所述最优分割线矩阵Fz和所述各驻留点的纵坐 标值，生成所述待加工工件面型加工轨迹。
[0010] 可选地，如上所述的方法中，根据步骤S2更新后的所述第一矩阵W获取最优分割 线矩阵Fz，具体包括如下步骤：
[0011] (1)首先从步骤S2更新后的所述第一矩阵W的第一行开始对每列逐列扫描；将每 列中前三个〇和1交界处1的位置提取并保存，如果不存在则为零，形成一个3Xn的第二 矩阵R;
[0012] (2)从所述第二矩阵R的第三行中获取不为零的最小值是a3min;
[0013] (3)从所述第二矩阵R的第二行获取小于所述a3min的非零值的最大值a2max与 最小值a2min;
[0014] (4)从所述第二矩阵R的第一行获取全部小于所述a3min并且大于所述a2min的 值集合al;如果al为空集，则分割线a=a3min，结束寻本次寻找，执行步骤（6);否则执行 步骤（5);
[0015] (5)如果al不为空集，则分割线a=a2max-l，将所述a放入所述最优分割线矩阵 Fz；
[0016] (6)判断a是否小于m，如果a〈m，则执行步骤（7);否则如果a彡m，则获取最优分 割线矩阵Fz的过程结束；
[0017] (7)从上次寻找的最优分割线所在的行数对每列逐列扫描，将每列中前三个0和1 交界处1的位置提取并保存，如果不存在则为零，形成一个新的3Xn的所述第二矩阵R;执 行步骤（2)。
[0018] 可选地，如上所述的方法中，所述网格的间距小于或者等于磨盘口径的1/4。
[0019] 可选地，如上所述的方法中，所述网格划分时所述网格的横向和纵向的间距相等 或者不等。
[0020] 可选地，如上所述的方法中，所述加工阈值为所述待加工工件面型中所有驻留点 的面型误差的平均值。
[0021] 可选地，如上所述的方法中，根据所述驻留点集合P、所述最优分割线矩阵Fz和所 述各驻留点的纵坐标值，生成所述待加工工件面型加工轨迹，具体包括：
[0022] 若矩阵Fz有k个元素，根据最优分割线矩阵Fz和各驻留点的纵坐标值，则将所述 驻留点集合P分割成k+1个子集（P1，P2，…，Pi，…Pk+1)，以保证在每个子集Pi中在纵 坐标方向不存在不连续的驻留点。其中i为驻留点子集的序号，如果i是奇数，轨迹规划方 向和该驻留点子集中驻留点的排列次序是相同的，对Pi不须做处理；如果i是偶数，轨迹规 划方向和该驻留点子集中驻留点的排列次序是相反的则需要对Pi中的驻留点做倒序，最 终得到新的驻留点集合P'，并生成加工轨迹。
[0023] 本发明的加工轨迹的生成方法，通过采用如上步骤，可以解决现有技术中光栅轨 迹和螺旋线轨迹两种基本的加工路径在光学加工中均存在多余行程，造成加工时间延长， 加工效率较低等等缺陷的问题，因此，采用本发明的方法生成的加工轨迹，可以在光学元件 的面型加工过程中，有效地减少加工行程，缩短加工时间，提高加工效率。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0025] 图1为本发明实施例提供的一种加工轨迹的生成方法的流程图。
[0026]图2为本发明实施例中获取最优分割线矩阵的流程图。
[0027] 图3是本发明的驻留点填充前面形网格示意图。
[0028] 图4是本发明的驻留点填充后面形网格示意图。
[0029] 图5本发明的加工轨迹实例分布图。
【具体实施方式】
[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 图1为本发明实施例提供的一种加工轨迹的生成方法的流程图。如图1所示，本 实施例的加工轨迹的生成方法，具体可以包括如下步骤：
[0032] 步骤S1 :对待加工工件面型进行横向和纵向的网格划分，得到一组m行n列的网 格；将网格中交点的面型误差大于或者等于加工阈值的交点确定为初始的驻留点，否则不 存在驻留点；生成与网格交点相对应的mXn第一矩阵W;
[0033] 本实施例中的第一矩阵W中存在驻留点的位置对应的元素为1，否则为0 ;即不存 在驻留点的位置对应的元素为0。
[0034] 步骤S2 :对步骤S1得到的第一矩阵W逐列扫描，对于同一列中任意两个1的元素 之间仅有两个或者小于两个0元素的，则将其中的元素0替换为1，更新了第一矩阵W，并统 计第一矩阵中元素为1的元素及其对应的位置得到驻留点集合P;
[0035] 本实施例中的驻留点即为待加工工件面型上需要加工的点，驻留点集合P为待加 工工件面型上所有需要加工的点的集合。
[0036] 步骤S3 :根据步骤S2更新后的第一矩阵W获取最优分割线矩阵Fz;
[0037] 步骤S4 :根据驻留点集合P、最优分割线矩阵Fz和各驻留点的纵坐标值，生成待加 工工件面型加工轨迹。
[0038] 本实施例的加工轨迹的生成方法，通过采用如上步骤，可以解决现有技术中光栅 轨迹和螺旋线轨迹两种基本的加工路径在光学加工中均存在多余行程，造成加工时间延 长，加工效率较低等等缺陷的问题，因此，采用本实施例的方法生成的加工轨迹，可以在光 学元件的面型加工过程中，有效地减少加工行程，缩短加工时间，提高加工效率。
[0039] 可选地，在上述实施例的技术方案的基础上，还可以包括如下技术方案