一种复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法与流程
本技术涉及光学元件制备，特别涉及一种复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法。
背景技术：
1、连续相位板(constinuous phase plate,cpp)是激光惯性约束聚变系统(inertial confinement fusion,icf)中的一块具有重要功能的光学元件。具有自由曲面结构的连续相位板(continuous phase plate，cpp)对激光系统输出焦斑的形貌、能量利用率和均匀性等参数进行有效性控制，以达到并满足激光打靶高能物理实验的靶面光强匀滑需求。它具有多周期、大相位深度、大梯度的特点。
2、磁流变技术加工连续相位板等复杂曲面的原理是利用磁流变液的特性，通过外部磁场控制抛光工具的柔性和刚性，从而实现对材料表面的高精度加工。但是传统磁流变加工工艺难以保证加工后残差面形的均方根(root mean square，rms)值等精度指标满足要求。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其能够改善上述问题。
2、本技术的实施例是这样实现的：
3、第一方面，本技术提供一种复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，包括步骤s1至步骤s3。其中,s1、s2等仅为步骤标识，方法的执行顺序并不一定按照数字由小到大的顺序进行，比如可以是先执行步骤s2再执行步骤s1，本技术不做限制。
4、上述复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，包括以下步骤：
5、s1：获取加工同一目标复杂曲面的至少两种分层加工策略的分层方案参数、加工实验后的第一精度评估参数和加工时长；
6、s2：通过模糊理论对各个所述分层加工策略的所述第一精度评估参数和所述加工时长进行分析，计算出模糊评价值；
7、s3：选择所述模糊评价值最高的所述分层加工策略，作为推荐分层加工策略，输出所述推荐分层加工策略对应的所述分层方案参数。
8、可以理解，本技术公开了一种复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，在量产复杂曲面之前，可以通过不同分层加工策略对复杂曲面进行加工实验，测得加工实验后的第一精度评估参数和加工时长。一般来说第一精度评估参数较高时，其加工时长也较长，本技术通过模糊理论对各个分层加工策略的第一精度评估参数和加工时长进行分析，得出模糊评价值，通过模糊评价值挑选出推荐分层加工策略，以便于后续量产采用该推荐分层加工策略对应的分层方案参数进行生产。
9、在本技术可选的实施例中，所述分层方案参数包括以下至少一项：分层次数，每层相位深度；所述第一精度评估参数包括加工后的第一残差面形rms值。其中，关于每层的相位深度描述还包括以下至少一项：每层相位深度相同或不同；相位深度逐层减小。
10、复杂曲面多具有大陡度、大相位深度的特点，为提高大相位深度的复杂曲面高精度加工，可采用分层加工的方式使得误差收敛方法，提高复杂曲面的加工精度。该方法的核心即对大相位深度的元件进行多次分层，通过叠加上层加工误差的方法实现面形的进一步收敛，经过多次迭代，最终实现元件的高精度加工。可以理解，分层加工策略可以是每层相位深度相等的策略，也可采用每层相位深度不相等的策略；经实验验证，在不等厚分层方式中，若分配更多的面形相位深度给前几层会进一步提高加工精度。因此，分层应依照不等厚分层的方式分层，相位深度分配应采用降序分配的方式。
11、在本技术可选的实施例中，所述s2包括以下步骤：
12、s21：将各个所述分层加工策略的所述第一残差面形rms值映射到第一子集中，选取第一隶属度函数将所述第一子集中的参数转换为各个无量纲数据，形成第一无量纲子集；
13、s22：将各个所述分层加工策略的所述加工时长映射到第二子集中，选取第二隶属度函数将所述第二子集中的参数转换为各个无量纲数据，形成第二无量纲子集；
14、s23：根据下式计算出模糊评价值：
15、f(xi,yi)＝w1δrms(xi)+w2δtime(yi)；
16、其中，xi代表第i种分层加工策略的第一残差面形rms值，yi代表第i种分层加工策略的加工时长，f(xi,yi)代表第i种分层加工策略的模糊评价值，δrms()代表所述第一隶属度函数，δtime()代表所述第二隶属度函数，w1代表所述第一残差面形rms值的权重因子，w2代表所述加工时长的权重因子。
17、在本技术可选的实施例中，所述s2还包括以下步骤：
18、s24：设定所述第一隶属度函数和所述第二隶属度函数为降半γ型函数：
19、
20、s25：选取所述第一子集中的最小值xmin作为第一最小值，选取所述第一子集中的最大值xmax作为第一最大值，设定所述第一最小值对应的所述无量纲数据为0.8，设定所述第一最大值对应的所述无量纲数据为0.2，根据下式计算出所述第一隶属度函数中的第一参数ax和第二参数bx；
21、
22、s26：选取所述第二子集中的最小值ymin作为第二最小值，选取所述第二子集中的最大值ymax作为第二最大值，设定所述第二最小值对应的所述无量纲数据为0.8，设定所述第二最大值对应的所述无量纲数据为0.2，根据下式计算出所述第二隶属度函数中的第二参数ay和第二参数by；
23、
24、在本技术可选的实施例中，上述复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，还包括以下步骤：
25、s4：获取加工所述目标复杂曲面的至少两个抛光斑半高宽参数、加工实验后的第二精度评估参数；
26、s5：结合所述目标复杂曲面的设计面形参数，计算所述抛光斑半高宽对应的波斑比和rms收敛比；
27、s6：选择所述rms收敛比和/或所述波斑比和所述rms收敛比的关系满足预设条件时的所述抛光斑半高宽参数，作为推荐抛光斑半高宽。
28、可以理解，在量产之前，除了需要评估分层加工策略之外，还需要对磁流变加工的抛光斑尺寸，比如抛光斑半高宽参数进行评估。在量产复杂曲面之前，可以通过不同抛光斑半高宽参数对复杂曲面进行加工实验，测得加工实验后的第一精度评估参数。本技术通过对rms收敛比和/或波斑比和rms收敛比的关系进行分析，从而选出加工后误差收敛、精度较高的抛光斑半高宽参数作为推荐抛光斑半高宽，以便于后续量产使用。
29、在本技术可选的实施例中，所述目标复杂曲面的设计面形参数，包括以下至少一项：所述目标复杂曲面的设计面形周期；所述目标复杂曲面的设计面形rms值；所述目标复杂曲面的设计面形pv值。
30、在本技术可选的实施例中，所述第二精度评估参数包括以下至少一项：加工后的第二残差面形rms值；加工后的残差面形pv值。
31、在本技术可选的实施例中，所述s5包括以下步骤：
32、s51：计算所述设计面形周期与所述抛光斑半高宽参数的比值，作为所述抛光斑半高宽参数对应的波斑比；
33、s52：通过以下至少一种方式计算所述抛光斑半高宽参数的rms收敛比：计算所述设计面形rms值和所述第二残差面形rms值的比值，作为所述抛光斑半高宽参数的rms收敛比；计算所述设计面形pv值和所述第二残差面形pv值的比值，作为所述抛光斑半高宽参数的rms收敛比。
34、在本技术可选的实施例中，上述复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，还包括：s7，采用仿真软件拟合出所述波斑比和所述rms收敛比的关系曲线；
35、其中，所述预设条件包括以下至少一项：所述rms收敛比大于第一阈值；所述rms收敛比大于第一阈值，且所述关系曲线中曲率大于第二阈值。
36、有益效果：
37、本技术公开了一种复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，在量产复杂曲面之前，可以通过不同分层加工策略对复杂曲面进行加工实验，测得加工实验后的第一精度评估参数和加工时长。一般来说第一精度评估参数较高时，其加工时长也较长，本技术通过模糊理论对各个分层加工策略的第一精度评估参数和加工时长进行分析，得出模糊评价值，通过模糊评价值挑选出推荐分层加工策略，以便于后续量产采用该推荐分层加工策略对应的分层方案参数进行生产。
38、在量产之前，除了需要评估分层加工策略之外，还需要对磁流变加工的抛光斑尺寸，比如抛光斑半高宽参数进行评估。在量产复杂曲面之前，可以通过不同抛光斑半高宽参数对复杂曲面进行加工实验，测得加工实验后的第一精度评估参数。本技术通过对rms收敛比和/或波斑比和rms收敛比的关系进行分析，从而选出加工后误差收敛、精度较高的抛光斑半高宽参数作为推荐抛光斑半高宽，以便于后续量产使用。
39、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举可选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
技术特征：
1.一种复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，
6.根据权利要求1至5任一项所述的复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，其特征在于，
技术总结
本申请公开了一种复杂曲面磁流变加工误差收敛评估方法，在量产复杂曲面之前，可以通过不同分层加工策略对复杂曲面进行加工实验，测得加工实验后的第一精度评估参数和加工时长。一般来说第一精度评估参数较高时，其加工时长也较长，本申请通过模糊理论对各个分层加工策略的第一精度评估参数和加工时长进行分析，得出模糊评价值，通过模糊评价值挑选出推荐分层加工策略，以便于后续量产采用该推荐分层加工策略对应的分层方案参数进行生产。
技术研发人员：侯晶,樊非,钟波,李洁,郑楠,韦前才,邓文辉
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院激光聚变研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23