大口径测量系统主反射镜装调及精度分析

主镜的面形精度与光轴中心偏差影响经纬仪的成像质量与测量精度.为了(减小)调整装配前后主镜的(变形)面形精度,本文介绍了检测主镜面形误差的几种方法及优缺点.为了保证经纬仪的测量精度.首次提出了大口径主镜光轴中心偏差的调整与检验方法并确定主镜光轴中心偏差调整精度小于0.05mm.     

高面形精度标准镜自重变形的补偿技术

为了提高光学检测精度,完善标准镜装配工艺,针对采用胶粘法装配的镜片提出了两种补偿镜片自重变形的方法,即通过改变胶层位置补偿镜片自重变形的方法和通过施加作用力改变镜框形变量补偿镜片自重变形的方法。通过理论计算、建模仿真与光学检测的手段验证不同工况下自重变形对于面形精度的影响。给出了镜片面形与胶层位置、作用力的对应关系,镜片经过补偿可以达到很高的面形精度,明显优于普通胶粘法,实验对象在补偿前的面形精度为4.511nm,补偿后面形精度达到2.134nm,保证了标准镜的高面形精度。     

基于数字全息的三维面形测试

三维面形测量一直是质量检测和逆向工程等领域的重要研究课题。基于双曝光数字全息干涉术的原理,设计了数字全息记录测试装置,实现了三维面形的非接触测量;基于双光源法,在物光路采用垂直光轴方向移动透镜的方法,代替了直接倾斜反射镜改变照明光束倾角的方法,实现了对物体面形的不同灵敏度测量。基于相移干涉术的原理,实现了四步数字相移法,省去了压电位移器、位相控制器等硬件,简化了装置,从而实现了数字全息三维面形测试。实验表明,该方法操作简单,测量精度高,并且简化了测试光学系统,其在照明光束角度改变量Δβ=0.0382°时的精度可以达到2μm。     

滚珠丝杠副运动精度在线测量系统设计与分析

滚珠丝杠副运动精度是试验台检测的主要指标,而现在的检测手段多为离线检测,操作复杂且定位难度较高。通过设计开发一种滚珠丝杠副运动精度在线测量系统,可以实现其在线检测,对于提高检测效率和检测精度具有重要意义。文章围绕在线测量系统的硬件、原理、通讯、测量界面与结构,设计了一种滚珠丝杠副运动精度在线测量系统,并与3 m激光行程误差测量仪对同一根丝杠进行精度检测试验,对其测量值进行对比分析。结果表明:设计的在线测量系统与3 m激光行程误差测量仪相比较,前者对环境要求不高、偶然性误差小,测量曲线相对平滑,而后者测量曲线波动比较密集;两者测量曲线特征值差值小于1μm,在容许误差范围内。     

非球面Ronchi检测的误差分析

为了较高精度地检测大型非球面面形,需要分析检测装置对测量误差产生的影响。基于Ronch i检测法,将正弦光栅代替Ronch i光栅应用在非球面反射镜的检测上,采用同步相位探测技术和几何原理获得所有被测点的面形偏差梯度信息,然后利用区域波前重构法恢复面形偏差,进而重建被测面形。利用此方法首次分析了叠栅条纹图、非球面度、光栅对比度对重建被测面形的影响。数值结果表明,条纹图的重叠和光栅的对比度均对非球面的检测精度有影响,重建面形误差随着被测面形非球面度的增加而增大。对测量误差的分析可为Ronch i检测装置的设计提供有效、可靠的依据。     

用广义逆法解决摄影测量系统的非线性问题

为了提高双CCD摄影测量系统对大口径且具有反射表面物体的近场三维测量精度,提出用最小二乘广义逆法解决成像系统的非线性问题,分析比较了用最小二乘广义逆法和Levenberg-Marquart2种方法解决成像系统的非线性问题,并采用投影生成特征点法,对圆抛物面形卫星天线进行测量,重构其面形。实验表明,该系统操作简单、实用性强,消除系统的非线性问题后,测量精度提高20%,测得面形与理论面形相当吻合,可用于大型物体的面形测量。针对被测物具体条件,选择合适的算法消除系统的非线性问题及合适的光照条件有助于提高系统性能及其实用性。     

非球面部分补偿检测系统的误差分析与处理

为了实现非球面通用化、高精度检测,提出非球面部分补偿法,并进行误差分析与处理.在光学设计软件ZEMAX中对部分补偿检测系统进行系统建模并优化,分析器件姿态误差及装调精度对重构非球面面形的影响.通过对系统误差的分析,提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的系统误差处理方法,将系统误差归为由系统建模得到检测光路的误差和由误差存储得到不含检测光路的干涉仪系统的误差.通过计算机仿真及实验证明,部分补偿检测系统采用该误差处理方法去除系统误差后,可以由逆向迭代优化重构(ROR)技术重构出更精确的非球面面形.将该非球面面形与采用无像差点法得到的面形对比,结果较吻合,均方根(RMS)精度接近0.02λ(λ为波长).     

多约束条件在薄膜充气天线面形测量中的应用

薄膜充气可展开天线的性能受其面形加工的几何精度影响很大,由于天线本身材质的特点,在其面形测量的方法中,非接触式的视觉测量技术具有很大的优势。在对大尺寸薄膜充气可展开天线的面形进行视觉测量过程中,综合考虑几何约束、极线约束、站位约束、距离约束等多种约束条件,可以使系统匹配自动化的准确率提高到100%,测量相对精度达到5×10-4以上,满足天线测量要求,并且对于测量过程中的网络规划、提高解析计算可靠性等方面起到了关键作用。     

新型"标记法"测量大直径的计算方法

大直径工件的高精度在线测量技术是当今国内外尚未圆满解决的难题.基于"标记法"测量原理的大直径测量,精度可以达到IT7级.针对大直径测量对精度要求的逐渐提高,提出了一种新的方法.以完整圆测量滚轮代替了"标记法"中的不完整圆滚轮,同时采用滚轮脱离工件的后退方案,可实现在线测量.通过计算方法分析和比较,选取了切比雪夫逼近数值处理方法,在实际应用中取得了很好的逼近效果.该方法消除了测量轮为不完整圆所带来的不确定性误差,从而有效地提高了系统测量精度.实际测试证明,精度达到了国家标准IT6级.     

基于图像的二次反射镜面形质量快速检测方法

针对二次反射塔式太阳能热发电技术中二次反射镜面形精度要求高的特性, 利用2种条纹方向正交的直条纹图案将待测面形分解为2个正交方向的像素偏差量, 通过二次反射镜面形快速解算模型将像素偏差转换成镜面反射法线的偏差角, 实现了待测面面形的快速检测。然后, 对二次反射镜样品进行面形检测, 再将检测结果与基于关节臂测量机的检测结果进行了对比, 结果表明2种检测方法的检测结果相符。