CN120216827A 卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法

(19)国家知识产权局理研究所地址130033吉林省长春市经济技术开发区东南湖大路3888号张峰张学军事务所(普通合伙)22218卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法种卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，包括根据待加工工件的面形和加工工根据待加工工件的面形采样尺寸设置抛光轨迹根据待加工工件的面形和加工工艺，获得待加工工件的面形残差以及去除函数根据待加工工件的面形采样尺寸设置抛光轨迹和抛光轨迹参数根据步骤S1得到的面形残差和去除函数，以及步骤S2得到的抛光轨迹，确定目标函数，以及基于目标函数的梯度设置迭代条件利用步骤S3得到的迭代条件对目标函数进行优化，确定最终的驻留时间21.一种卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，其特征在于，包括：S1:根据待加工工件的面形和加工工艺，获得所述待加工工件的面形残差以及去除函S2:根据所述待加工工件的面形采样尺寸设置抛光轨迹和抛光轨迹参数；S3:根据步骤S1得到的面形残差和去除函数，以及步骤S2得到的抛光轨迹，确定目标函数，以及基于所述目标函数的梯度设置迭代条件；S4:利用步骤S3得到的迭代条件对所述目标函数进行优化，确定最终的驻留时间。2.根据权利要求1所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，其特征面形残差，**表示卷积操作。3.根据权利要求2所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，其特征其中，T表示第k次迭代的驻留时间，ξ表示第k次迭代的阻尼因子，Vfk表示第k次迭代的目标函数的梯度。4.根据权利要求3所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，其特征在于，所述目标函数的梯度通过下式进行计算：其中，gu表示设定的允许梯度最大值，R*表示去除函数R中各元素经上下左右颠倒后的矩阵，△表示第k次迭代的面形残差，通过下式得到：5.根据权利要求3所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，其特征在于，所述阻尼因子通过下式进行计算：6.根据权利要求1所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，其特征将所述面形残差、所述去除函数和所述抛光轨迹以相同的采样间隔进行采样；根据采样后的面形残差、去除函数以及抛光轨迹，确定所述目标函数以及所述迭代条件。7.根据权利要求3所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，其特征通过所述去除函数和第k次迭代的驻留时间，计算第k次迭代时面形残差的收敛率；当所述收敛率超过预设的收敛率阈值时，或者迭代次数达到上限K,则当前的驻留时间3即为最终的驻留时间。8.根据权利要求7所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，其特征9.根据权利要求7所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，其特征在于，所述收敛率阈值的范围为[0,1]。4卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法背景技术[0002]计算机控制光学表面成形技术主要应用于大口径、高陡度非球面(特别是离轴非[0003]现有的常见驻留时间计算方法中，多项式拟合方法(公开于期刊《OpticsS1:根据待加工工件的面形和加工工艺，获得待加工工件的面形残差以及去除函5S2:根据待加工工件的面形采样尺寸设置抛光轨迹和抛光轨迹参数；S3:根据步骤S1得到的面形残差和去除函数，以及步骤S2得到的抛光轨迹，确定目标函数，以及基于目标函数的梯度设置迭代条件；S4:利用步骤S3得到的迭代条件对目标函数进行优化，确定最终的驻留时间。f(T)=|T**R-E|²;其中，f(T)表示目标函数，T表示待求的驻留时间，R表示去除函数，E表示面形残差，**表示卷积操作。其中，T表示第k次迭代的驻留时间，ζ表示第k次迭代的阻尼因子，Vfk表示第k次迭代的目标函数的梯度。其中，gu表示设定的允许梯度最大值，R*表示去除函数R中各元素经上下左右颠倒后的矩阵，△表示第k次迭代的面形残差，通过下式得到：[0011]进一步的，步骤S3还包括：将面形残差、去除函数和抛光轨迹以相同的采样间隔进行采样；根据采样后的面形残差、去除函数以及抛光轨迹，确定目标函数以及迭代条件。[0012]进一步的，步骤S4包括：通过去除函数和第k次迭代的驻留时间，计算第k次迭代时面形残差的收敛率；当收敛率超过预设的收敛率阈值时，或者迭代次数达到上限K,当前的驻留时间即为最终的驻留时间。[0014]进一步的，收敛率阈值的范围为[0,1]。[0015]与现有技术相比，本发明创造能够取得如下有益效果：本发明创造所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方法，将原有残差迭代条件修改为梯度迭代条件，在保证驻留时间的计算精度的同时，加快驻留时间的计算和优化过程，减少工程周期，更好的应用于米量级光学元件的加工计算中。6图1为本发明创造实施例所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留时间方基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。[0022]如图1所示，本发明创造实施例所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留S1:根据待加工工件的面形和加工工艺，获得待加工工件的面形残差以及去除函[0023]其中，待加工工件的面形残差是通过干涉仪测量得到；去除函数与加工工艺有关，7残差，**表示卷积操作。迭代的目标函数的梯度。在第k次迭代的面形残差△中，对第k次迭代的驻留时间T和去除函数R进行81],收敛率阈值由计算成本的实际情况与光学加工经验综合考虑得到，优选设置为0.9,在[0036]为清楚阐述本发明创造实施例所述的卷积梯度法计算大口径光学元件加工驻留最大被允许的采样间距为1mm×3mm(即△x的最大值为1mm,△y的最大值为3mm),允许梯度[0037]针对圆形工件，使用本发明提供的算法计算得到的最终的驻留时间分布如图5所供方法确定的最终的驻留时间处理后的面形残差如图6所示，其面形残差对应的PV=9RSE=E-E'=E-conv2_same(T,R)。处理后的圆形工件的面形收敛率C为0.8841。该计算达到了迭代次数上限即停[0040]针对环形工件，使用本发明提供的算法计算得到的最终的驻留时间分布如图7所供方法确定的最终的驻留时间处理后的面形残差如图8所示，其面形残差对应的PV=件的面形收敛率为C=0.9068。施例计算耗时可以达到100s。但需要注意提高初始学习率5,因为数据变稀疏时相对的梯如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执根据待加工工件的面形和加工工艺，获得待加工工件的面形根据待加工工件的面形和加工工艺，获得待加工工件的面形残差以及去除函数根据待加工工件的面形采样尺寸设置抛光轨迹和抛光轨迹参数根据步骤S1得到的面形残差和去除函数，以及步骤S2得到的抛光轨迹，确定目标函数，以及基于目标函数的梯度设置迭代条件利用步骤S3得到的迭代条件对目标函数进行优化，确定最终的驻留时间0011