非球面接触式轮廓仪三维测量研究

发布时间：2017-09-17 00:08

  本文关键词：非球面接触式轮廓仪三维测量研究

  更多相关文章： 非球面 轮廓仪 四点共球 接触式检测

【摘要】：随着光学技术的发展,非球面已满足人们对光学系统提出的许多新要求。如增加系统的相对孔径,扩大视场角,改善光照均匀性,简化结构和提高成像质量等。人们对非球面要求不断提高的同时,对检测技术也提出了新的要求。在非球面加工的研磨和粗磨阶段,因为镜面未抛亮,粗糙度大,所以反射效率低,干涉法无法得到理想的波前。而轮廓仪对镜面粗糙度没有很高的要求,并且无需补偿器件即可直接测量表面矢高数据,可靠性强。因而轮廓仪在非球面研磨和抛光前期得到广泛应用。目前,轮廓仪在非球面检测中的主要误差来源是球头接触误差。矫正的一般方法是通过已知的方程计算法线方向,但这种方法限制了测量的准确度。因此本文提出了一种准确计算接触角的四点共球补偿方法,该方法无需提供理论面形方程即可精确修正测量数据。本文首先阐述并建立了四点共球数学模型,并详细分析了模型在不同面型下的数学运算方法,并给出模型在不同采样路径下的数据处理过程;根据误差来源,分析了误差成因及其影响,通过MATLAB模拟计算可知,采样密度越密或测头半径越小,获得的精度越高;当待测面越接近球面或平面,精度越高;然后基于MATLAB编程,验证去倾斜算法的可行性。最后模拟偏心带来的误差形式并给出数据处理中的运算流程。四点共球法具有明显的精度优势,能够有效提高大相对孔径元件测量精度。
【关键词】：非球面 轮廓仪 四点共球 接触式检测
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH741
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 引言8-17
• 1.1 课题研究背景和研究意义8-10
• 1.2 非球面检测技术概述10-13
• 1.2.1 非球面方程10-11
• 1.2.2 非球面检测技术11-13
• 1.3 国内外研究现状13-16
• 1.3.1 国外研究现状13-14
• 1.3.2 国内研究现状14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 第二章 测头半径补偿模型17-26
• 2.1 常见的测头半径补偿模型17-19
• 2.1.1 微平面法17-18
• 2.1.2 三角网格法18
• 2.1.3 三点共圆18-19
• 2.2 四点共球基本原理19-22
• 2.2.1 凹面20
• 2.2.2 凸面20-21
• 2.2.3 平面21-22
• 2.3 采样方式与路径22-23
• 2.4 补偿过程23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 四点共球模型误差分析26-36
• 3.1 四点共球模型误差概述26-27
• 3.2“井”式采样路径下误差分析27-31
• 3.2.1 采样间距对误差影响27-28
• 3.2.2 非球面曲率半径R0、k值对误差影响28-31
• 3.3“蝴蝶结”式采样路径下误差分析31-33
• 3.3.1 采样间距、非球面曲率半径R0、k值对误差影响31-33
• 3.4 两种采样路径所需时间33-34
• 3.5 本章小结34-36
• 第四章 模拟消除误差36-43
• 4.1 去倾斜36-40
• 4.2 偏心40-41
• 4.3 模拟消除误差流程图41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第五章 总结与展望43-44
• 参考文献44-47
• 攻读学位期间公开发表的论文及参加的学术会议47-48
• 致谢48-50

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 潘怡玲;非球面透镜的磨制与检测[J];机械;2001年S1期

2 ;非球面透镜[J];光机电信息;2003年11期

3 许金凯;丁戗;于化东;王志超;;非球面透镜表面特性理论分析[J];长春理工大学学报(自然科学版);2012年04期

4 ;非球面透镜的磨制特约稿[J];华东师范大学学报(自然科学版);1959年01期

5 潘启杞;;制造凸非球面的方法[J];仪器制造;1974年04期

6 郝沛明;;非球面的自身检验——非球面检验系统设计之一[J];光学工程;1979年06期

7 郝沛明;;非球面的自身检验[J];长春光学精密机械学院学报;1980年01期

8 陈伯平;;非球面光学[J];光学工程;1980年04期

9 中川治平;吴茂林;;光盘用非球面透镜的设计[J];应用光学;1991年01期

10 冉竹玉;非球面透镜球差的实验研究[J];重庆师范学院学报(自然科学版);1994年02期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 郑星;师建龙;樊友谊;金朋飞;郝晓军;;非球面透镜在射频仿真系统中的应用分析[A];2009全国虚拟仪器大会论文集（二）[C];2009年

2 郝沛明;袁立银;李可新;肖光辉;;双非球面透镜的设计与研制[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

3 王健;许乔;李洁;陈贤华;张德勇;;非球面透镜数控抛光技术[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

4 康福增;哈ng刚;;激光二极管准直中非球面透镜的应用[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年

5 仲进安;郭隐彪;;光学非球面自动对焦测量系统研究[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年

6 张东标;王赛;;非球面塑料透镜在功率型LED照明领域的应用[A];上海市照明学会成立30周年庆典暨四直辖市照明科技论坛、长三角照明科技论坛、上海市照明学会2008年年会论文集[C];2008年

7 潘君骅;;凸非球面的检验——光学检验中的难题[A];第九届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2001年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 贾玲;嘉陵奥晶公司新品填补国内空白[N];中国工业报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 曹兆楼;广义非球面透镜的设计、制作及应用研究[D];中国科学技术大学;2014年

2 黄大刚;非球面测量技术与数据处理方法研究[D];天津大学;2007年

3 阮德南（NGUYEN DUC NAM）;非球面的弹性变形加工方法的实验与仿真研究[D];湖南大学;2012年

4 周旭光;非球面轨迹包络磨削加工机理研究[D];广东工业大学;2013年

5 徐志强;小口径非球面斜轴磁流变抛光关键技术研究[D];湖南大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 沈栋慧;非球面接触式轮廓仪三维测量研究[D];苏州大学;2016年

2 敬娟;非球面加工工艺研究[D];南京理工大学;2013年

3 姚光;非球面透镜的材料可加工性及其磨削加工的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

4 王锋;非球面光学玻璃透镜模压成型精度分析[D];湖南大学;2013年

5 霍建杰;非球面玻璃透镜模压成型应力状态及成型形状的数值模拟与仿真[D];湖南大学;2011年

6 赵朴;非球面柔顺研抛控制系统研究[D];吉林大学;2015年

7 黄航星;一款超薄非球面手机镜头设计[D];浙江师范大学;2010年

8 刘云珠;非球面车削加工装置设计及刀具轨迹规划[D];南京农业大学;2012年

9 李振涛;非球面透镜微注塑成型仿真试验研究[D];天津大学;2014年

10 丁志中;非球面液滴透镜的制作及其在半导体激光器准直中的应用[D];中国科学技术大学;2009年

，

本文编号：866085