تقنيات تلميع فائقة الدقة للعدسات البصرية غير الكروية

مع استمرار الطلب على جودة التصوير في الارتفاع في السوق ، يتم استخدام العدسات البصرية اللاكروية عالية الدقة بشكل متزايد في الأجهزة البصرية ، والاتصالات بالليزر الفضائي ، والفضاء ، وغيرها من المجالات. مقارنة بالعدسات الكروية التقليدية ، تم تصميم العدسات غير الكروية بإنحناء نصف قطري متغير ، مما يسمح بتزامن النقاط البؤرية للأشعة شبه المحورية والهامشية. وهذا يقلل من الانحرافات البصرية مثل انحراف الجبهة الموجية ، والغيبوبة ، والتشويه ، وتصحيح أخطاء الصورة الكروية بشكل فعال. بالإضافة إلى ذلك ، تقضي العدسات شبه الأرضية على الحاجة إلى عدسات إضافية لتحقيق جودة تصوير عالية ، مما يسهل تطوير أنظمة بصرية أكثر إحكامًا وخفيفة الوزن.

تسطيح بصري يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر (CCOS)

إن السطح البصري الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر (CCOS) هو تقنية معالجة متقدمة تجمع بين تجربة التلميع التقليدية وتقنية التحكم العددي الحديثة. نظرًا لأن التكنولوجيا أصبحت أكثر دقة ، فقد استبدلت طرق التلميع التقليدية تدريجيًا لتصبح التكنولوجيا السائدة لمعالجة العدسات غير الأرضية في الصين. أثناء المعالجة الفعلية ، يمكن إدخال بيانات التشكل السطحي لقطعة العمل المستهدفة مسبقًا في نظام التحكم. بناءً على بيئة التلميع المحددة ، العوامل الرئيسية مثل وقت السكون ، والسرعة ، ومسار التلميع ، وضغط تلميع رأس الأداة ، بالإضافة إلى الظروف الثانوية مثل قيمة الرقم الهيدروجيني وتركيز ملاط التلميع ، يتم التحكم في زاوية توجيه الأدوات ودرجة الحرارة. من خلال الكشف المتكرر والمعالجة ، يتم تقليل الخطأ بين دقة السطح البصري ودقة سطح الهدف باستمرار ، مما يحقق في نهاية المطاف دقة السطح المطلوبة.

مقارنة بتقنيات التلميع الكلاسيكية ، تعد cos طريقة معالجة حتمية يمكنها محاكاة عملية تلميع السطح البصري بأكمله بأكبر قدر ممكن من الدقة ، وبالتالي تحقيق دقة معالجة عالية نسبيًا. ومع ذلك ، نظرًا لصغر حجم رأس الأداة ، تواجه CCOS أيضًا مشكلة انخفاض كفاءة المعالجة عند تلميع العدسات اللاكروية ذات القطر الكبير. بالإضافة إلى ذلك ، مع ارتداء وسادة التلميع بمرور الوقت ، لا يمكن أن تظل وظيفة الإزالة مستقرة باستمرار ، مما قد يؤثر أيضًا على الدقة إلى حد ما.

تكنولوجيا تلميع الإجهاد اللفة

لتحسين كفاءة المعالجة لرؤوس الأدوات الصغيرة في تصنيع العناصر البصرية شبه الكروية ، غالبًا ما تستخدم رؤوس الأدوات الأكبر لتحقيق معدلات أعلى لإزالة المواد ، مع لفات تلميع عادة بمثابة رؤوس أداة كبيرة الحجم. ومع ذلك ، نظرًا لضعف التوافق بين لفات التلميع الأكبر مع العناصر البصرية اللاكروية ، يصبح تحقيق المعالجة عالية الدقة أمرًا صعبًا. لمعالجة هذه المشكلة ، ركز العلماء على تحسين رأس الأداة (لفافة التلميع) وطورت تكنولوجيا تلميع اللفة الإجهاد.

تنطوي تقنية تلميع اللفة الإجهاد على تشوه نشط في حضن التلميع لتلميع قطعة العمل. على وجه التحديد ، أثناء عملية الطحن والتلميع الديناميكية ، والتي تشمل الترجمة الشعاعية ودوران حضن الإجهاد ، يتحكم الكمبيوتر في لفة التوتر في الوقت الفعلي. يؤدي هذا التحكم إلى تشوه ديناميكي لسطح اللفة ليتناسب مع الشكل السطحي النظري للطبقة غير الأرضية التي تتم معالجتها. هذا يضمن أنه أثناء معالجة اللفة النشطة ، تتوافق لفة التلميع مع السطح اللاكروي ، مما يسمح بإزالة المواد بشكل أكثر استقرارًا ودقة أعلى.

مقارنة بتقنية CCOS ، توفر تقنية تلميع اللفة الإجهاد كفاءة معالجة أعلى ويمكنها إزالة النقاط العالية السطحية بشكل تفضيلي ، وتصحيح الأخطاء المحلية ذات التردد المتوسط إلى العالي بفعالية. ينتج عن ذلك سطح مرآة ناعم بشكل طبيعي على نطاق واسع من الترددات المكانية ، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لمعالجة البصريات اللاكروية ذات القطر الكبير. لقد أصبحت إحدى التقنيات الأساسية لمعالجة المرايا الأولية بكفاءة ودقة بأحجام 2 متر و 4 أمتار وحتى 8 أمتار. ومع ذلك ، فإن الحاجة إلى ضبط المحركات لتغيير لحظات الانحناء وعزم الدوران لضمان بقاء حضن الإجهاد على اتصال بسطح قطعة العمل يجعل عملية التحكم أكثر تعقيدًا.

وسادة هوائية تلميع التكنولوجيا

لا يزال تلميع الوسادة الهوائية يستخدم نظرية تصحيح الشكل الأساسي من CCOS ، ولكنه يستخدم رأس أداة تلميع يتكون من وسادة هوائية مرنة مع نوع معينالضغط وطبقة من البولي يوريثين تلميع وسادة ملتصقة سطحه. أثناء التلميع ، يمكن ضبط ضغط الهواء الداخلي للوسادة الهوائية في الوقت الفعلي وفقًا لحجم وشكل العنصر البصري الذي يتم صقله. هذا يضمن أن رأس أداة التلميع يتوافق تمامًا تقريبًا مع سطح قطعة العمل ، مما يضمن اتساق وظيفة الإزالة في منطقة التلميع المحلية للعنصر البصري. هذا يحسن بشكل فعال خشونة السطح ويتحكم في دقة سطح ما بعد المعالجة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم التحكم في عملية تلميع الوسادة الهوائية بالكامل بواسطة نظام CNC. يتم إجراء التلميع بطريقة precession (على غرار حركة الجيروسكوب) على طول مسار محدد مع سرعة وضغط متحكمين. تتسم المعلمات بالمرونة ويمكن التحكم فيها ، مما يضمن استقرار إزالة المواد أثناء عملية التلميع.

حاليًا ، في معالجة العدسات الموضوعية الحجرية ، أصبحت تقنية تلميع الوسائد الهوائية تقنية المعالجة المسبقة السائدة قبل تلميع الشعاع الأيوني. ومع ذلك ، نظرًا لصغر حجم بقعة التلميع وانخفاض معدل إزالة المواد لتلميع الوسادة الهوائية ، فإن وقت المعالجة المطلوب للأسطح اللاكروية ذات القطر الكبير (مقياس المتر وما فوق) طويل جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، فمن عرضة لتوليد أخطاء منتصف إلى عالية التردد.

تلميع مغناطيسي

التلميع المغناطيسي (MRP) هو تقنية معالجة متقدمة تدمج النظريات من الكهرومغناطيسية والكيمياء التحليلية وديناميات السوائل. رأس أداة التلميع الخاصة به ، هو سائل هيولوجي مغناطيسي يخضع لتغيرات ريولوجية في مجال مغناطيسي متدرج ، مشكلاً قالب تلميع مرن مع خصائص فيسكوبلاستيك. يمكن التحكم في كل من شكل وصلابة هذا القالب في الوقت الفعلي عن طريق المجال المغناطيسي.

أثناء التلميع ، يولد رأس الأداة المغناطيسية التي تشكلت بواسطة السائل الصوري قوى القص في منطقة التلامس. عن طريق ضبط زاوية الدوران وسرعة قطعة العمل ، يمكن تحقيق إزالة مواد موحدة عبر السطح ، مما يؤدي إلى تشطيب ناعم. تسمح هذه التقنية بالتحكم الدقيق في عملية التلميع ، مما يجعلها مناسبة لتحقيق أسطح عالية الجودة على المكونات البصرية المعقدة.

بالمقارنة مع طرق المعالجة التقليدية ، يوفر التلميع المغناطيسي (MRP) العديد من المزايا. عن طريق ضبط قوة المجال المغناطيسي ، يمكن تغيير شكل وصلابة السائل المغناطيسي المصلب ، مما يتيح إزالة المواد الدقيقة والكمية من العناصر البصرية بكفاءة تلميع عالية. بالإضافة إلى ذلك ، لا يتشوه سطح العنصر البصري الذي تتم معالجته مع التغيرات في الإجهاد ، مما يمنع تشكيل طبقات التلف تحت السطح ويضمن جودة سطح عالية.

علاوة على ذلك ، بما أن رأس التلميع الذي يتكون من السائل المغناطيسي لا يعاني من التآكل ، فإن وظيفة الإزالة تظل مستمرة باستمرار. ومع ذلك ، فإن MRP مناسب فقط للأسطح المحدبة مع أي نصف قطر للانحناء. بالنسبة للأسطح المقعرة ، يجب أن يكون نصف قطر الانحناء أكبر من نصف قطر عجلة التلميع.

حاليًا ، قامت الشركة الأمريكية QED بتطوير معدات MRP قادرة على معالجة أقطار تتراوح من 2 متر إلى 4 أمتار. يتم استخدام هذه المعدات بالفعل لمعالجة عالية الدقة للمرايا الفلكيّة ذات القطر الكبير.

شعاع أيوني تلميع

يحقق تلميع الشعاع الأيوني (IBP) صقولًا خاليًا من الإجهاد وغير ملامس على المستوى الذري. يتضمن المبدأ استخدام مصدر أيون لإشعاع أيون مع طاقة محددة وتوزيع مكاني لقصف سطح العدسات البصرية في بيئة فراغية. عندما تتلقى الذرات الموجودة على السطح البصري طاقة كافية ، فإنها تتغلب على قوى الربط السطحية وتخضع للتسرب المادي ، وبالتالي تحقق تلميع المستوى الذري.

تسمح هذه التقنية بإزالة المواد بدقة فائقة ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب أسطح فائقة النعومة وعالية الدقة. طبيعة عدم التلامس لتلميع الشعاع الأيوني تقضي على خطر إدخال إجهادات أو تشوهات ميكانيكية ، مما يضمن سلامة العدسات البصريةأورفيس.

نظرًا لدقة التلميع العالية ، وغياب التلف تحت السطح ، والثبات العالي ، يحظى تلميع الشعاع الأيوني (IBP) بتقدير كبير في مجال المعالجة البصرية. لا تعاني من آثار الحافة أو مشاكل الأضرار السطحية والسطحية. جنبا إلى جنب مع تلميع المغناطيسية (MRP) ، تعتبر IBP واحدة من أكثر التقنيات المبتكرة في المعالجة البصرية على مدار الثلاثين عامًا الماضية.

ومع ذلك ، كتقنية تلميع على المستوى الذري ، IBP لديه معدل إزالة المواد منخفض نسبيًا. إنها مناسبة بشكل خاص لتحقيق المتطلبات السطحية النهائية عالية الدقة للمرايا ذات القطر الكبير. في الوقت الحالي ، يمكن أن يحقق استخدام تلميع الشعاع الأيوني لتصنيع أسطح غير كروية للعدسات الحجرية دقة سطح مع قيمة RMS (متوسط الجذر المربع) تصل إلى 1 نانومتر. هذا المستوى من الدقة أمر بالغ الأهمية للتطبيقات البصرية المتقدمة ، وضمان أعلى جودة وأداء للمكونات البصرية.