大口徑、高精度的非球面鏡面是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的核心器件，其制造過程需要使用多項(xiàng)先進(jìn)光學(xué)加工技術(shù)。其中，機(jī)器人數(shù)控研拋技術(shù)是廣為使用的技術(shù)之一。但是，研拋工具在鏡面邊緣位置存在明顯的邊緣效應(yīng)，使得傳統(tǒng)數(shù)控研拋技術(shù)通常需要更換更小尺寸的研拋工具來單獨(dú)修正鏡面邊緣誤差，這影響了鏡面制造效率。目前，在一個加工輪次中不更換工具來抑制鏡面邊緣誤差、實(shí)現(xiàn)包含鏡面中間區(qū)域和邊緣區(qū)域在內(nèi)的全口徑面形收斂以提升鏡面制造能力，是亟待解決的問題。
 

　　中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所在鏡面全口徑數(shù)控研拋技術(shù)研究方面取得進(jìn)展。近期，課題組提出新的公轉(zhuǎn)半徑可變的數(shù)控研拋加工方法，能夠高效實(shí)現(xiàn)鏡面的全口徑面形收斂。該方法綜合運(yùn)用空間不變和空間變化兩種去除函數(shù)駐留時間求解模型，即在鏡面中間區(qū)域，采用空間不變?nèi)コ瘮?shù)以減少計(jì)算量，而在邊緣區(qū)域則使用空間變化去除函數(shù)以提升邊緣面形控制精度。該方法在求解得到鏡面中間區(qū)域和邊緣區(qū)域各自的駐留時間后，通過公轉(zhuǎn)半徑可變的融合拋光路徑將二者組合，進(jìn)而生成機(jī)器人控制程序。
 

　　上述方法在一個加工輪次內(nèi)無需更換研拋工具即可實(shí)現(xiàn)鏡面的全口徑面形修正，對于硬件條件要求低，便于應(yīng)用到不同種類鏡面以及建立批量加工平臺。
 

　　目前，南京天光所已將該技術(shù)應(yīng)用于2.5米大視場高分辨率太陽望遠(yuǎn)鏡的單鏡面主鏡和4.4米光譜望遠(yuǎn)鏡主鏡的18塊拼接子鏡等先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡鏡面研制任務(wù)。
 

　　研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金的支持。
 

在變化公轉(zhuǎn)半徑下拋光工具中心的運(yùn)動路徑
 

　　新技術(shù)應(yīng)用于2.5米大視場高分辨率太陽望遠(yuǎn)鏡主鏡加工：(左)機(jī)器人數(shù)控拋光現(xiàn)場(雙機(jī)器人協(xié)作拋光)、(右)主鏡加工結(jié)束的面形干涉條紋圖
 

　　新技術(shù)應(yīng)用于4.4米光譜望遠(yuǎn)鏡子鏡加工：(左)切割后的六角形子鏡、(右)機(jī)器人數(shù)控研拋階段結(jié)束的子鏡面形干涉條紋圖