大口徑光學元件檢測平臺綜合誤差數(shù)學建模及試驗研究.pdf

1、大口徑高精度光學元件，特別是非球面光學元件，已經(jīng)廣泛應用于航空航天、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)境對光學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，為了達到各項技術(shù)參數(shù)的要求，非球面光學元件必須經(jīng)過反復檢測，并將檢測得到的面形精度信息反饋到加工系統(tǒng)中，以指導下一步加工工序的修正和補償。為了使大口徑光學元件檢測平臺的測量信息能夠準確地指導加工，對大口徑光學元件檢測平臺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)計的“大口徑光學元件檢測平臺”為研究對象，圍繞檢測平臺綜合誤差分析等關(guān)鍵問題，采取理論與試驗相結(jié)合的方式進行研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　對大口徑光學元件檢測平臺的誤差源及其特性進行分析，根據(jù)檢測平臺的結(jié)構(gòu)特征與各直線軸之間的運動關(guān)系，綜合考慮檢測平臺直線軸各項誤差的耦合關(guān)系，提出一種檢測平臺綜合誤差建模方法。借助激光干涉儀、激光位移傳感器對大口徑光學元件檢測平臺的定位誤差、直線度誤差、俯

3、仰偏擺角誤差進行測量，借助球桿儀測得檢測平臺各直線軸的軸間垂直度誤差，并對測得的數(shù)據(jù)進行擬合，分析其變化規(guī)律。基于測得的誤差并結(jié)合檢測平臺的綜合誤差模型可計算的綜合誤差在x、y、z三個方向的誤差分量。球桿儀測量同時對檢測平臺的二維平面聯(lián)動誤差進行綜合測量，對球桿儀平面聯(lián)動誤差結(jié)果進行誤差溯源分析，分析圓偏差的影響因素及各因素所占比例，合理有效評價檢測平臺的測量精度。
　　同時為了驗證本文中所提的檢測平臺綜合誤差數(shù)學建模方法的正確性

4、，利用檢測平臺對泰勒霍普森Form Talysurf PGI1240輪廓儀的校準半球進行空間曲面的測量。獲取檢測平臺z方向的誤差分量，分析相應位置的誤差分量，并與檢測平臺誤差建模的計算值進行對比，驗證了本文所提的檢測平臺綜合誤差計算模型的正確性與有效性。
　　綜上，本文建立的檢測平臺綜合誤差模型為大口徑光學元件檢測平臺的誤差補償提供了理論指導，能有效提高檢測平臺的測量精度，使檢測結(jié)果能夠更準確地指導補償加工，具有較好的學術(shù)價值和應