高精度大相对孔径光学非球面检测研究

发布时间：2017-08-23 15:07

  本文关键词：高精度大相对孔径光学非球面检测研究

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【摘要】：非球面即与球面有偏离的光学表面。因为非球面在光学系统中较球面和平面引入更多的设计参数,具有简化系统结构、校正像差、改善像质等优点,所以在现代光学技术中应用广泛。针对大相对孔径光学非球面表面面形的检测,坐标测量技术是一种常见的检测方法。在非球面加工前期阶段,表面面形误差尚未达到光波长量级,使用干涉检测较为困难;而坐标测量技术通过直接接触方式获取非球面表面坐标数据,可靠稳定,所以坐标测量技术是研磨和抛光前期阶段的主要检测手段。针对大相对孔径光学非球面面形的检测,涉及到大量采样数据的处理以及提高测量速度两个方面。大量的采样数据则需要一种简单易行的算法,进行快速、高准确度地拟合出实际曲面;提高测量速度则需要设计一种新的测量方式,本文利用杠杆装置来实现测量速度的提高。针对这两个主要问题,本文主要进行了以下的工作:1、介绍了非球面坐标检测的方法,总结归纳了已有的坐标检测的思路和方法,并且分析了二维情况下测量非球面母线过程中测头半径的微小变化引起的误差,在此基础上利用三点拟合求法线方法消除测头半径的误差,分析各种面形情况以及不同取样步长、不同测头半径情况下三点拟合算法的拟合误差大小。2、阐述了大相对孔径光学非球面轮廓检测的坐标测量方法,在点位式测量装置的基础上进行优化设计,添加杠杆装置实现连续测量,连续取样。针对大相对孔径光学非球面镜的检测问题,分析双球头杠杆测量装置的基本测量原理,建立了杠杆机构的形变模型,分析杠杆变形的大小。针对非球面镜片偏心的误差影响,建立相应的工件坐标系和测量坐标系,并进行分析。3、利用MATLAB编写程序,在实验设备尚未成型之前,采用理论模拟方式,验证三点共圆求法线拟合方法的准确性和杠杆机构的准确性,分析测量过程中杠杆机构的可行性。
【关键词】：光学非球面 面形检测 杠杆测量 误差 模型
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 研究意义12-13
• 1.3 非球面检测发展现状13-18
• 1.4 论文主要内容18-19
• 第二章 非球面坐标检测技术19-23
• 2.1 非球面基本概述19-20
• 2.2 坐标测量的原理20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 非球面测量误差模型23-36
• 3.1 非球面测量误差概述23
• 3.2 二维情况下误差分析23-27
• 3.2.1 二维情况下偏心分析23-24
• 3.2.2 二维情况下测头误差分析24-27
• 3.3 非球面测头半径误差校正模型27-33
• 3.4 非球面测头半径以及步长与测量误差的关系33-35
• 3.4.1 测头半径对测量误差的影响33-34
• 3.4.2 取样步长对测量误差的影响34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 双球头杠杆测量装置36-55
• 4.1 双球头杠杆测量装置概述36-37
• 4.2 双球头杠杆测量原理分析37-39
• 4.2.1 基本测量原理37-39
• 4.2.2 双球头杠杆测量方式39
• 4.3 杠杆机构验证准确性39-46
• 4.3.1 杠杆机构验证方法40-41
• 4.3.2 杠杆机构验证计算41-46
• 4.4 杠杆支点误差分析46-47
• 4.5 步长、相对孔径和测头半径对杠杆机构误差影响47-50
• 4.5.1 步长对理想机构测量误差影响47-48
• 4.5.2 测头半径对测量误差的影响48-49
• 4.5.3 相对孔径对测量误差的影响49-50
• 4.6 杠杆结构的分析50-54
• 4.6.1 杠杆测量力分析50-51
• 4.6.2 杠杆材料的选择51-54
• 4.7 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张学军,余景池,张宏坤;计算机控制光学加工过程中的技术难点及解决方法[J];仪器仪表学报;1998年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 于瀛淳;三坐标测量机误差分析及效率的提高[D];东北大学;2008年

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本文编号：725711