光学自由曲面面形检测技术 被引量：39

1

作者 张磊 刘东 +3 位作者 师途 杨甬英 李劲松 俞本立 《中国光学》 EI CAS CSCD 2017年第3期283-299,共17页

光学自由曲面因其表面自由度较大,可以针对性地提供或矫正不同的轴上或轴外像差,同时满足现代光学系统高性能、轻量化和微型化的要求,逐渐成为现代光学工程领域的热点。自由曲面的检测技术已经成为制约其应用的最重要因素,而目前精密光... 光学自由曲面因其表面自由度较大,可以针对性地提供或矫正不同的轴上或轴外像差,同时满足现代光学系统高性能、轻量化和微型化的要求,逐渐成为现代光学工程领域的热点。自由曲面的检测技术已经成为制约其应用的最重要因素,而目前精密光学自由曲面的检测手段仍然沿用非球面检测方法。本文回顾了近年来的自由曲面检测发展历程,对目前主流的非接触式检测方法(微透镜阵列法,结构光三维检测法,相干层析术,干涉检测法)进行了重点介绍;总结了非球面检测方法运用到自由曲面检测中的技术难点,同时结合这些技术难点,展望了自由曲面检测的未来发展新趋势,主要集中在非旋转对称像差的动态补偿、分区域像差的回程误差校准及子孔径拼接技术。 展开更多

关键词 自由曲面检测 干涉检测法 子孔径拼接 非旋转对称像差补偿

在线阅读 下载PDF 职称材料

子孔径拼接干涉检测离轴非球面研究 被引量：11

2

作者 王孝坤 郑立功 +1 位作者 张学军 张忠玉 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期92-97,共6页

将子孔径拼接技术与干涉技术相结合提出了一种新的检测离轴非球面的方法,该方法无需其他辅助光学元件就可以实现对大口径、离轴非球面的测量.对其基本原理进行了分析和研究;并基于齐次坐标变换、最小二乘拟合建立了综合优化和误差均化... 将子孔径拼接技术与干涉技术相结合提出了一种新的检测离轴非球面的方法,该方法无需其他辅助光学元件就可以实现对大口径、离轴非球面的测量.对其基本原理进行了分析和研究;并基于齐次坐标变换、最小二乘拟合建立了综合优化和误差均化的拼接数学模型;开发了子孔径拼接检测非球面的算法软件,并设计和搭建了子孔径拼接干涉检测装置;利用综合优化的拼接模型对一口径为376×188 mm2的离轴非球面进行了拼接干涉测量,通过子孔径拼接算法得到了精确的全口径面形分布;且对该非球面进行零位补偿测量,其全口径面形与拼接全口径面形是一致的,面形分布的PV值和RMS值的偏差仅为0.047λ和0.006λ.从而提供了除零位补偿检测外另一种定量测试大口径非球面以及离轴非球面的手段. 展开更多

关键词 光学测试 子孔径拼接干涉 离轴非球面 最小二乘拟合

在线阅读 下载PDF 职称材料

环形子孔径拼接干涉检测非球面的数学模型和仿真研究 被引量：21

3

作者 王孝坤 张学军 +1 位作者 王丽辉 郑立功 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期527-532,共6页

利用环形子孔径拼接干涉技术可以不需要补偿器、CGH等辅助元件就能够高分辨、低成本、高效地实现对大口径、大相对孔径非球面的检测。介绍了该技术的基本原理,并基于最小二乘法和Zernike多项式拟合建立了合理的数学模型,同时对其进行了... 利用环形子孔径拼接干涉技术可以不需要补偿器、CGH等辅助元件就能够高分辨、低成本、高效地实现对大口径、大相对孔径非球面的检测。介绍了该技术的基本原理,并基于最小二乘法和Zernike多项式拟合建立了合理的数学模型,同时对其进行了计算机模拟实验,拼接前后全孔径相位分布残差的PV值和RMS值分别为0.0079λ和0.0027λ,说明该拼接模型和算法是准确可行的,从而提供了除零位补偿外又一种定量测试非球面尤其是大口径非球面的途径。 展开更多

关键词 环形子孔径拼接 非球面检验 干涉术 Zernike多项式拟合 计算机模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

子孔径拼接干涉法检测非球面 被引量：34

4

作者 王孝坤 王丽辉 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期192-198,共7页

介绍了子孔径拼接干涉检测非球面的理论和方法,分析了其基本原理,基于齐次坐标变换、最小二乘法和Zernike多项式拟合建立了一种合理的拼接算法和数学模型。对一抛物面镜进行了五个子孔径的计算机模拟拼接实验,拼接前后全孔径面形误差分... 介绍了子孔径拼接干涉检测非球面的理论和方法,分析了其基本原理,基于齐次坐标变换、最小二乘法和Zernike多项式拟合建立了一种合理的拼接算法和数学模型。对一抛物面镜进行了五个子孔径的计算机模拟拼接实验,拼接前后全孔径面形误差分布是一致的,其PV值和RMS值的偏差分别为-0.009 2λ和0.001 3λ;全口径相位分布的PV值和RMS值的相对误差分别为-0.39%和0.44%。实验结果表明,利用子孔径拼接技术不需要零位补偿就能实现对较大口径非球面的测量。 展开更多

关键词 子孔径拼接 干涉测量 非球面 齐次坐标变换 最小二乘拟合

在线阅读 下载PDF 职称材料

用非零位补偿法检测大口径非球面反射镜 被引量：15

5

作者 王孝坤 王丽辉 +1 位作者 邓伟杰 郑立功 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期520-528,共9页

研究了利用圆形子孔径拼接和环形子孔径拼接检测非球面的方法,以实现非零位补偿法对大口径非球面的测量。分析和研究了该技术的基本原理,并基于齐次坐标变换和最小二乘拟合建立了综合优化和误差均化的拼接数学模型;分别开发了圆形子孔... 研究了利用圆形子孔径拼接和环形子孔径拼接检测非球面的方法,以实现非零位补偿法对大口径非球面的测量。分析和研究了该技术的基本原理,并基于齐次坐标变换和最小二乘拟合建立了综合优化和误差均化的拼接数学模型;分别开发了圆形子孔径拼接和环形子孔径拼接检测非球面的算法软件;设计和搭建了子孔径拼接干涉检测装置,并分别利用圆形子孔径拼接和环形子孔径拼接实现了对一口径为350 mm的双曲面的检测。对待测非球面进行了零位补偿检测实验,结果显示,圆形子孔径拼接与全口径补偿测量结果的PV值和RMS值的偏差分别为0.031λ和0.004λ;环形子孔径拼接与全口径补偿测量结果的PV值和RMS值的偏差分别为0.028λ和0.006λ;3种方法测量所得的面形分布都是一致的。所提出的方法提供了除零位补偿检测外的另一种定量测试大口径非球面的手段。 展开更多

关键词 光学检测 圆形子孔径拼接干涉 环形子孔径拼接干涉 大口径非球面 最小二乘拟合

在线阅读 下载PDF 职称材料

用于子孔径拼接干涉系统的机械误差补偿算法 被引量：11

6

作者 张敏 隋永新 杨怀江 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期934-940,共7页

针对拼接干涉检测系统机械定位精度引起的各子孔径间的相对定位误差,提出了含定位误差补偿项的全局最优化拼接算法。介绍了该算法原理,从理论上分析了该算法拟合出的平移和旋转定位系数的精度。结合MetroPro和Matlab软件仿真模拟实验,... 针对拼接干涉检测系统机械定位精度引起的各子孔径间的相对定位误差,提出了含定位误差补偿项的全局最优化拼接算法。介绍了该算法原理,从理论上分析了该算法拟合出的平移和旋转定位系数的精度。结合MetroPro和Matlab软件仿真模拟实验,分析了机械定位误差对拼接检测精度的影响。实验表明:拟合出的平移定位系数精度高于旋转定位系数精度,与理论分析一致;相对于一般算法,该算法对机械误差有较强的免疫力。在搭建的拼接检测装置上检测了口径为150mm的平面镜,结果显示:拼接结果与干涉仪直接检测的全口径相位残差的分布峰谷值(PV)为0.015 30λ,均方根值(RMS)为0.001 570λ,得到的结果十分接近,验证了该算法稳定可靠,能够合理有效地补偿机械精度引起的子孔径定位误差。 展开更多

关键词 拼接干涉检测 子孔径拼接 机械定位误差 补偿算法 大口径平面镜

在线阅读 下载PDF 职称材料

大口径离轴凸非球面的加工和检测（英文） 被引量：4

7

作者 郑立功 王孝坤 +4 位作者 薛栋林 李锐钢 张峰 张忠玉 张学军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1-6,共6页

将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接测试技术相融合提出了凸非球面系统拼接检测方法,对该方法的原理和实现步骤进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型.依次利用计算机控制光学表面成形技术和磁流变抛光技术对一包含大... 将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接测试技术相融合提出了凸非球面系统拼接检测方法,对该方法的原理和实现步骤进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型.依次利用计算机控制光学表面成形技术和磁流变抛光技术对一包含大口径凸非球面的离轴三反光学系统的各反射镜进行加工,并对整个系统进行装调和测试.测定光学系统各视场的波像差分布,通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值求解得到大口径凸非球面全口径的面形信息.结合工程实例,对一口径为292mm×183 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工,其最终面形分布的均方根值为0.017λ(λ=632.8nm). 展开更多

关键词 光学加工 光学检测 凸非球面 计算机控制光学表面成形 磁流变抛光 子孔径拼接

在线阅读 下载PDF 职称材料

以环形子孔径法检测大口径非球面主镜的研究进展 被引量：4

8

作者 侯溪 伍凡 +2 位作者 杨力 吴时彬 陈强 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期705-708,共4页

环形子孔径法是一种无需辅助元件就能实现对大口径、大相对口径非球面检测的“柔性”测试技术。介绍了该技术的工作原理,对两种分别基于测量相位值和Zernike多项式系数的拼接算法进行了仿真分析,并进行了初步的原理性实验验证。结果表... 环形子孔径法是一种无需辅助元件就能实现对大口径、大相对口径非球面检测的“柔性”测试技术。介绍了该技术的工作原理,对两种分别基于测量相位值和Zernike多项式系数的拼接算法进行了仿真分析,并进行了初步的原理性实验验证。结果表明该技术是切实可行的,具有检测大口径非球面镜的潜能。最后,在对现有研究结果综合分析的基础上,提出了应用该技术检测m量级非球面主镜的实验方案。 展开更多

关键词 光学测量 干涉计量 大口径非球面 环形子孔径 拼接算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

大口径离轴凸非球面系统拼接检验技术 被引量：13

9

作者 王孝坤 《中国光学》 EI CAS CSCD 2016年第1期130-136,共7页

针对大口径离轴凸非球面面形检测的困难,本文将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接干涉技术相结合,提出了凸非球面系统拼接检测方法。对该方法的基本原理和具体实现过程进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型。当离轴三... 针对大口径离轴凸非球面面形检测的困难,本文将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接干涉技术相结合,提出了凸非球面系统拼接检测方法。对该方法的基本原理和具体实现过程进行了分析和研究,并建立了合理的子孔径拼接数学模型。当离轴三反光学系统的主镜和三镜加工完成以后,对整个系统进行装调和测试,并依次测定光学系统各视场的波像差分布,通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值可以求解得到大口径非球面全口径的面形信息,从而为非球面后续加工和系统的装调提供了依据和保障。结合工程实例,对一口径为287 mm×115 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工,经过两个周期的加工和测试,其面形分布的RMS值接近1/30λ(λ=632.8 nm)。 展开更多

关键词 光学检测 大口径非球面 三镜消像散系统 波像差检验 子孔径拼接干涉技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

子孔径拼接检测非球面时调整误差的补偿 被引量：11

10

作者 王孝坤 《中国光学》 EI CAS 2013年第1期88-95,共8页

针对在子孔径拼接测量非球面的过程中干涉仪与待测非球面相对位置存在的对准误差,提出了一种基于模式搜索迭代算法的调整误差补偿方法。该方法可以很好地从测量的子孔径相位数据中消除由拼接测量位置没有对准带来的调整误差,实现多个子... 针对在子孔径拼接测量非球面的过程中干涉仪与待测非球面相对位置存在的对准误差,提出了一种基于模式搜索迭代算法的调整误差补偿方法。该方法可以很好地从测量的子孔径相位数据中消除由拼接测量位置没有对准带来的调整误差,实现多个子孔径的精确拼接。对该方法的基本原理和实现步骤进行了分析和研究,建立了子孔径拼接测量的调整误差补偿模型。对口径为230 mm×141 mm的离轴碳化硅非球面反射镜进行了调整误差补偿和相位数据拼接,得到了精确的全口径面形分布。作为验证,对待测非球面进行了零位补偿检测,结果显示两种测试方法的面形PV值和RMS值的相对偏差仅为0.57%和2.74%。 展开更多

关键词 子孔径拼接干涉术 非球面 调整误差 模式搜索算法 非共路误差

在线阅读 下载PDF 职称材料

拼接检测系统平面波前稀疏子孔径排列模型的优化 被引量：3

11

作者 罗倩 吴时彬 +2 位作者 汪利华 杨伟 范斌 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期29-35,共7页

稀疏子孔径拼接检测是大口径、超大口径光学系统像质检测的主要方法之一,其拼接检测的精度与子孔径排列方式、数目以及大小密切相关。本文通过建立数学模型,推导出子孔径个数k在1到无穷区间取值,子孔径个数k与填充因子M的关系曲线,从而... 稀疏子孔径拼接检测是大口径、超大口径光学系统像质检测的主要方法之一,其拼接检测的精度与子孔径排列方式、数目以及大小密切相关。本文通过建立数学模型,推导出子孔径个数k在1到无穷区间取值,子孔径个数k与填充因子M的关系曲线,从而得出在1.5 m以下系统检测的最优的七个稀疏子孔径排列布局图,并通过Φ200 mm自准干涉检验,验证了这种排列布局的合理性。 展开更多

关键词 稀疏子孔径 教学建模 拼接检测 波面重构 干涉测量

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种去除拼接干涉图中累积误差的简单方法 被引量：1

12

作者 冯晓宇 宗肖颖 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期997-1001,共5页

用子孔径拼接干涉法来检测大口径光学元件和光学系统是一种成本较低的有效手段。但是随着子孔径数目的增加,拼接得到的面形图中存在着很大的累积误差严重影响了拼接的精度,因此如何简单快速地去除累积误差成为子孔径拼接干涉检测法研究... 用子孔径拼接干涉法来检测大口径光学元件和光学系统是一种成本较低的有效手段。但是随着子孔径数目的增加,拼接得到的面形图中存在着很大的累积误差严重影响了拼接的精度,因此如何简单快速地去除累积误差成为子孔径拼接干涉检测法研究的主要问题之一。文中介绍了一种简单且快速的方法去除拼接中的累积误差。并且对一个大小为180 mm×80 mm的平面镜进行了6个子孔径拼接检测实验。在实验中,文中提出的方法很好的去除了拼接中的累积误差。 展开更多

关键词 累积误差的去除 子孔径拼接 干涉测量

在线阅读 下载PDF 职称材料