大口徑光學(xué)元件檢測(cè)平臺(tái)綜合誤差數(shù)學(xué)建模及試驗(yàn)研究.pdf

1、大口徑高精度光學(xué)元件，特別是非球面光學(xué)元件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、天文及慣性約束聚變(ICF)激光裝置等國家重大工程中，特殊的工作環(huán)境對(duì)光學(xué)元件的面形精度和表面質(zhì)量均提出了很高的要求。在制造過程中，為了達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的要求，非球面光學(xué)元件必須經(jīng)過反復(fù)檢測(cè)，并將檢測(cè)得到的面形精度信息反饋到加工系統(tǒng)中，以指導(dǎo)下一步加工工序的修正和補(bǔ)償。為了使大口徑光學(xué)元件檢測(cè)平臺(tái)的測(cè)量信息能夠準(zhǔn)確地指導(dǎo)加工，對(duì)大口徑光學(xué)元件檢測(cè)平臺(tái)的精度提出了更高的要

2、求。
　　本文以所在課題組自行研發(fā)設(shè)計(jì)的“大口徑光學(xué)元件檢測(cè)平臺(tái)”為研究對(duì)象，圍繞檢測(cè)平臺(tái)綜合誤差分析等關(guān)鍵問題，采取理論與試驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　對(duì)大口徑光學(xué)元件檢測(cè)平臺(tái)的誤差源及其特性進(jìn)行分析，根據(jù)檢測(cè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特征與各直線軸之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，綜合考慮檢測(cè)平臺(tái)直線軸各項(xiàng)誤差的耦合關(guān)系，提出一種檢測(cè)平臺(tái)綜合誤差建模方法。借助激光干涉儀、激光位移傳感器對(duì)大口徑光學(xué)元件檢測(cè)平臺(tái)的定位誤差、直線度誤差、俯

3、仰偏擺角誤差進(jìn)行測(cè)量，借助球桿儀測(cè)得檢測(cè)平臺(tái)各直線軸的軸間垂直度誤差，并對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，分析其變化規(guī)律。基于測(cè)得的誤差并結(jié)合檢測(cè)平臺(tái)的綜合誤差模型可計(jì)算的綜合誤差在x、y、z三個(gè)方向的誤差分量。球桿儀測(cè)量同時(shí)對(duì)檢測(cè)平臺(tái)的二維平面聯(lián)動(dòng)誤差進(jìn)行綜合測(cè)量，對(duì)球桿儀平面聯(lián)動(dòng)誤差結(jié)果進(jìn)行誤差溯源分析，分析圓偏差的影響因素及各因素所占比例，合理有效評(píng)價(jià)檢測(cè)平臺(tái)的測(cè)量精度。
　　同時(shí)為了驗(yàn)證本文中所提的檢測(cè)平臺(tái)綜合誤差數(shù)學(xué)建模方法的正確性

4、，利用檢測(cè)平臺(tái)對(duì)泰勒霍普森Form Talysurf PGI1240輪廓儀的校準(zhǔn)半球進(jìn)行空間曲面的測(cè)量。獲取檢測(cè)平臺(tái)z方向的誤差分量，分析相應(yīng)位置的誤差分量，并與檢測(cè)平臺(tái)誤差建模的計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了本文所提的檢測(cè)平臺(tái)綜合誤差計(jì)算模型的正確性與有效性。
　　綜上，本文建立的檢測(cè)平臺(tái)綜合誤差模型為大口徑光學(xué)元件檢測(cè)平臺(tái)的誤差補(bǔ)償提供了理論指導(dǎo)，能有效提高檢測(cè)平臺(tái)的測(cè)量精度，使檢測(cè)結(jié)果能夠更準(zhǔn)確地指導(dǎo)補(bǔ)償加工，具有較好的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)