镜面全口径数控研抛技术研究获进展

大口径、高精度的非球面镜面是光学望远镜的核心器件，其制造过程需要使用多项先进光学加工技术。其中，机器人数控研抛技术是广为使用的技术之一。但是，研抛工具在镜面边缘位置存在明显的边缘效应，使得传统数控研抛技术通常需要更换更小尺寸的研抛工具来单独修正镜面边缘误差，这影响了镜面制造效率。目前，在一个加工轮次中不更换工具来抑制镜面边缘误差、实现包含镜面中间区域和边缘区域在内的全口径面形收敛以提升镜面制造能力，是亟待解决的问题。
中国科学院南京天文光学技术研究所在镜面全口径数控研抛技术研究方面取得进展。近期，课题组提出新的公转半径可变的数控研抛加工方法，能够高效实现镜面的全口径面形收敛。该方法综合运用空间不变和空间变化两种去除函数驻留时间求解模型，即在镜面中间区域，采用空间不变去除函数以减少计算量，而在边缘区域则使用空间变化去除函数以提升边缘面形控制精度。该方法在求解得到镜面中间区域和边缘区域各自的驻留时间后，通过公转半径可变的融合抛光路径将二者组合，进而生成机器人控制程序。
上述方法在一个加工轮次内无需更换研抛工具即可实现镜面的全口径面形修正，对于硬件条件要求低，便于应用到不同种类镜面以及建立批量加工平台。
目前，南京天光所已将该技术应用于2.5米大视场高分辨率太阳望远镜的单镜面主镜和4.4米光谱望远镜主镜的18块拼接子镜等先进望远镜镜面研制任务。
研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。