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抛光作为光学元件光整加工的最终加工工序,是获得高质量光学元件的关键所在。气囊抛光作为一种具有极大发展潜力的超精密抛光技术,具有材料去除特性稳定、接触面积大、吻合性好、抛光精度与效率高等优点。但是受到抛光气囊尺寸限制,也会产生小磨头抛光工具固有的波纹特征,即中频误差。中频误差的存在严重影响了光学系统的使用性能,因此对其相关技术进行研究已经刻不容缓。本文研究光学元件表面形貌特征的提取技术,在此基础上对常规抛光路径加工后光学元件的中频误差进行评价,围绕中频误差的产生机理,指出抛光路径规划是抑制中频误差的关键。提出合理的抛光路径规划策略,通过仿真研究及大量的抛光实验验证其可行性。论文的研究工作包括以下几个部分: 1.提出一种基于图像处理的高度信息提取方法,用于快速准确的提取光学元件表面的高度分布数据,即利用MATLAB分析软件,通过图像输入,图像裁剪,建立基准数据库,最终得到光学元件表面的高度分布数据。通过与激光干涉仪检测得到的光学元件表面高度分布数据进行对比,验证该方法的正确性。 2.采用频谱分析方法对光栅路径、螺旋线路径以及基于改进普里姆(Prim)算法的抛光路径对光学元件中频误差的影响进行深入分析,探究中频误差的产生原因,提出控制光学元件中频误差的有效措施。 3.基于传统路径中频误差的产生机理分析,进行了抛光路径降低中频误差的研究探索,提出并实现了自适应螺旋线路径、等高线式路径、自适应迷宫路径、自适应皮亚诺路径、分区自适应光栅路径和随机螺旋线路径。 4.针对上述路径进行仿真,分析其对光学元件PV值和中频误差的影响。基于激光干涉仪获得光学元件面形轮廓,以此为基础设计抛光路径进行气囊抛光实验,通过实验前后光学表面质量的对比,验证抛光路径的优越性。