【儀表網 研發(fā)快訊】大口徑、高精度的非球面鏡面是光學望遠鏡的核心器件，其制造過程需要使用多項先進光學加工技術。其中，機器人數控研拋技術是廣為使用的技術之一。但是，研拋工具在鏡面邊緣位置存在明顯的邊緣效應，使得傳統數控研拋技術通常需要更換更小尺寸的研拋工具來單獨修正鏡面邊緣誤差，這影響了鏡面制造效率。目前，在一個加工輪次中不更換工具來抑制鏡面邊緣誤差、實現包含鏡面中間區(qū)域和邊緣區(qū)域在內的全口徑面形收斂以提升鏡面制造能力，是亟待解決的問題。
中國科學院南京天文光學技術研究所在鏡面全口徑數控研拋技術研究方面取得進展。近期，課題組提出新的公轉半徑可變的數控研拋加工方法，能夠高效實現鏡面的全口徑面形收斂。該方法綜合運用空間不變和空間變化兩種去除函數駐留時間求解模型，即在鏡面中間區(qū)域，采用空間不變去除函數以減少計算量，而在邊緣區(qū)域則使用空間變化去除函數以提升邊緣面形控制精度。該方法在求解得到鏡面中間區(qū)域和邊緣區(qū)域各自的駐留時間后，通過公轉半徑可變的融合拋光路徑將二者組合，進而生成機器人控制程序。
上述方法在一個加工輪次內無需更換研拋工具即可實現鏡面的全口徑面形修正，對于硬件條件要求低，便于應用到不同種類鏡面以及建立批量加工平臺。
目前，南京天光所已將該技術應用于2.5米大視場高分辨率太陽望遠鏡的單鏡面主鏡和4.4米光譜望遠鏡主鏡的18塊拼接子鏡等先進望遠鏡鏡面研制任務。
研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金的支持。
在變化公轉半徑下拋光工具中心的運動路徑
新技術應用于2.5米大視場高分辨率太陽望遠鏡主鏡加工：(左)機器人數控拋光現場(雙機器人協作拋光)、(右)主鏡加工結束的面形干涉條紋圖
新技術應用于4.4米光譜望遠鏡子鏡加工：(左)切割后的六角形子鏡、(右)機器人數控研拋階段結束的子鏡面形干涉條紋圖
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