光学曲面在线测量系统研究

【摘要】随着全球科技的发展，复杂光学曲面越来越多应用于航空、航天、交通、能源等领域。同时也对其精度提出了更高的要求，而复杂光学曲面的检测一直是国内外研究的重点。在线测量可以避免重复装夹引起的误差，从而提高加工效率和加工精度，是复杂光学曲面精密制造的一种有效方式。本文开发了超精密接触式在线测量平台，实现了复杂光学元件面型数据的在线测量。论文从接触式测量原理出发，理论结合实际，开发四轴联动在线测量平台，为保证测量精度，测量平台选用高精度气浮直线导轨、空气轴承转台、激光干涉测量仪，同时选用精密光学调整架对测头位置进行校正。采用MATLAB的Simulink模块对控制模型进行仿真。在WindowsXP系统下，应用VC6.0开发数据采集软件界面，控制各运动轴和测头的联动，完成复杂光学曲面面型测量过程。针对测量平台硬件结构，完成了不同曲面测量轨迹的规划，遵照“曲面-曲线-测量点集”的分解原则，对曲线测量布点策略进行研究，选用控制弦高的方法完成每条测线上测量点集的优化，最终达到按照曲率变化进行自适应测量的目的。对具有CAD模型的自由曲面光学三反镜面进行了测量轨迹规划和布点策略规划的仿真。对测量平台进行了实验研究，完成了对心校正、平面测量、球面测量实验，最后完成了基于自由曲面的光学三反镜面的面型测量实验。实验结果表明，该测量系统能够实现复杂曲面曲线的测量，精度可达亚微米级别，并且测量过程实现自动化，有效地满足在线测量的要求。
【作者】胡明；
【导师】曲兴田；李志来；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】在线测量；复杂曲面；轨迹规划；数据采集软件；实验研究；

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