本文關(guān)鍵詞：子孔徑拼接干涉檢測光學(xué)鏡面算法的研究

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【摘要】：隨著空間光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,光學(xué)系統(tǒng)的口徑越來越大,隨之要求光學(xué)元件的口徑亦越來越大,傳統(tǒng)的光學(xué)檢測手段在檢測大口徑光學(xué)平面,大口徑凸球面及凸非球面等光學(xué)元件時,通常需要比檢測元件口徑更大的光學(xué)參考鏡或光學(xué)輔助元件,例如補償器,CGH(計算全息圖)等。然而這些大口徑光學(xué)參考鏡及輔助元件不僅加工難度高,而且加工周期長,生產(chǎn)成本大,同時其會引入一定的加工誤差與裝調(diào)誤差。子孔徑拼接作為一種有效的光學(xué)檢測手段,拓寬了干涉儀檢測的動態(tài)范圍,同時無需其它輔助元件即可實現(xiàn)對大口徑平面、球面、非球面的面形測量,在提高了檢測分辨率的同時,亦降低了成本,縮短了工期。本文主要對子孔徑拼接檢測算法進(jìn)行了理論研究,同時結(jié)合工程實例對算法精度進(jìn)行了實驗驗證,論文的研究內(nèi)容包括以下四個部分:1,結(jié)合最大似然估計與正交化Zernike多項式擬合理論,針對大口徑光學(xué)平面鏡檢測中參考鏡面形誤差不能被忽略的問題,建立了非理想標(biāo)準(zhǔn)鏡檢測光學(xué)平面的算法模型,該算法可以在檢測中同時計算出被檢測鏡與參考鏡的面形,并結(jié)合TMT項目(thirty-meter telescope program)對該算法進(jìn)行了仿真分析,驗證了算法檢測精度與可靠性。2,分析了圓形子孔徑拼接檢測光學(xué)球面中子孔徑規(guī)劃,投影畸變校正等問題,同時提出了一套合理的數(shù)學(xué)模型,在給定球面口徑與曲率半徑的前提下,可以自動實現(xiàn)對檢測子孔徑的規(guī)劃,畸變校正與拼接測量,同時結(jié)合工程實例對該模型的有效性進(jìn)行了實驗驗證。3,對圓形子孔徑非零位拼接檢測非球面鏡進(jìn)行了理論研究,包括子孔徑檢測最接近球面半徑求解;子孔徑規(guī)劃;子孔徑檢測非共路誤差求解;子孔徑檢測投影畸變校正等問題。同時結(jié)合三角剖分理論與最小二乘擬合理論提出了一套算法模型,并結(jié)合工程實例,對該算法模型的檢測精度進(jìn)行了實驗驗證。4,將子孔徑拼接與補償器或CGH補償?shù)妊a償技術(shù)相結(jié)合,針對混合補償檢測建立了一套混合補償拼接檢測模型,并結(jié)合工程實例對該模型的有效性進(jìn)行了實驗研究。同時提出了一套加工與檢測坐標(biāo)對準(zhǔn)模型,基于該模型可以實現(xiàn)對光學(xué)元件加工與檢測交替迭代的過程,并基于工程實例對該模型的有效性進(jìn)行了實驗驗證。
【關(guān)鍵詞】：干涉檢測 子孔徑拼接 光學(xué)鏡面 最大似然估計 正交化Zernike多項式擬合 三角剖分
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O439
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-29
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 光學(xué)面形檢測技術(shù)與方法11-23
• 1.2.1 輪廓測量法12-14
• 1.2.2 補償器補償檢測法14-16
• 1.2.3 CGH補償檢測法16-17
• 1.2.4 五棱鏡掃描檢測17-18
• 1.2.5 二次曲面無像差點檢測18-19
• 1.2.6 莫爾條紋法19-21
• 1.2.7 哈特曼檢測21-22
• 1.2.8 刀口法22
• 1.2.9 子孔徑拼接檢測22-23
• 1.3 子孔徑拼接檢測技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀23-26
• 1.3.1 子孔徑拼接檢測技術(shù)的國外發(fā)展現(xiàn)狀23-26
• 1.3.2 子孔徑拼接檢測技術(shù)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀26
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容26-28
• 1.5 本章小結(jié)28-29
• 第2章 光學(xué)平面鏡的絕對檢測29-47
• 2.1 概述29
• 2.2 傳統(tǒng)拼接模型的弊端及優(yōu)化算法的提出29-30
• 2.3 絕對拼接檢測的數(shù)學(xué)模型30-39
• 2.3.1 最大似然估計模型30-38
• 2.3.2 正交化模型38-39
• 2.4 絕對拼接檢測計算機(jī)模擬實驗39-45
• 2.5 本章小結(jié)45-47
• 第3章 子孔徑拼接檢測球面數(shù)學(xué)模型與模擬實驗47-69
• 3.1 概述47
• 3.2 子孔徑規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型47-51
• 3.3 三角剖分算法模型51-62
• 3.3.1 三角剖分插值計算52-57
• 3.3.2 子孔徑拼接系數(shù)計算57-59
• 3.3.3 重疊區(qū)域相位值計算59-62
• 3.3.4 二維互相關(guān)計算62
• 3.4 子孔徑拼接檢測球面鏡實驗62-65
• 3.5 自檢驗精度分析65-66
• 3.6 本章小結(jié)66-69
• 第4章 圓形子孔徑拼接檢測非球面數(shù)學(xué)模型與模擬實驗69-91
• 4.1 概述69
• 4.2 圓形子孔徑拼接檢測的總體方案與步驟69-70
• 4.3 子孔徑最接近球面求解數(shù)學(xué)模型70-74
• 4.3.1 標(biāo)準(zhǔn)二次曲面最接近球面求解模型70-73
• 4.3.2 任意形式非球面最接近球面求解模型73-74
• 4.4 子孔徑規(guī)劃數(shù)學(xué)模型74-78
• 4.5 子孔徑拼接非零位檢測非球面鏡算法模型78-85
• 4.5.1 非共路誤差計算數(shù)學(xué)模型79-84
• 4.5.2 非球面投影畸變校正數(shù)學(xué)模型84-85
• 4.6 子孔徑非零位拼接檢測實驗85-90
• 4.7 本章小結(jié)90-91
• 第5章 混合補償子孔徑拼接檢測數(shù)學(xué)模型91-101
• 5.1 概述91
• 5.2 混合補償子孔徑拼接檢測非球面數(shù)學(xué)模型91-92
• 5.3 混合拼接補償實驗92-96
• 5.4 加工與檢測結(jié)果對準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型96-100
• 5.5 本章小結(jié)100-101
• 第6章 子孔徑拼接儀101-117
• 6.1 概述101
• 6.2 子孔徑拼接儀介紹101-106
• 6.3 子孔徑拼接軟件介紹106-109
• 6.4 子孔徑拼接實驗109-116
• 6.4.1 平面鏡拼接檢測實驗109-112
• 6.4.2 環(huán)形子孔徑拼接檢測實驗112-114
• 6.4.3 凸非球面鏡拼接檢測實驗114-116
• 6.5 本章小結(jié)116-117
• 第7章 結(jié)論與展望117-121
• 7.1 全文總結(jié)117-119
• 7.2 研究展望119-121
• 7.2.1 誤差解耦算法中中高頻信息的分離119
• 7.2.2 大口徑凸非球面及自由曲面的拼接檢測119
• 7.2.3 子孔徑拼接儀的工程化119-121
• 參考文獻(xiàn)121-129
• 學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況129-131
• 指導(dǎo)教師及作者簡介131-133
• 致謝13

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