【摘要】：隨著如激光核聚變系統(tǒng)和紫外光刻機等國防、前沿科研技術領域的發(fā)展,對于球面元件參數(shù)的測量精度也隨之提高。另外,光學元件的高精密加工是以高精度的檢測為支撐的,檢測精度在很大意義上決定了元件的加工精度。因而,與之相關的球面元件參數(shù)的高精度測量技術及其儀器化研究,具有重要的理論研究意義。針對球面元件參數(shù)的高精度檢測難題,本論文研究并建立了激光差動共焦干涉元件參數(shù)測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)把激光差動共焦理論與移相干涉理論進行有機融合,設計并搭建了激光差動共焦元件參數(shù)綜合測量光路,其利用激光差動共焦原理實現(xiàn)對球面元件貓眼與共焦位置的精確定位從而實現(xiàn)球面元件曲率半徑的高精度測量;同時,利用五步移相干涉測量技術實現(xiàn)對球面元件面形的高精度檢測,進而實現(xiàn)球面元件曲率半徑和面型的高精度同時測量。本論文主要研究內(nèi)容為:1)分析激光差動共焦曲率半徑測量原理與移相干涉面形測量原理,并將二者有機融合,構建激光差動共焦干涉元件參數(shù)測量光路。2)優(yōu)化激光差動共焦干涉元件參數(shù)測量系統(tǒng)光路:在光學設計仿真軟件Zemax中構建了系統(tǒng)仿真模型,根據(jù)系統(tǒng)要求,對系統(tǒng)所用的準直鏡實現(xiàn)仿真設計,分析系統(tǒng)中兩模塊在光路中的相互影響。3)完成系統(tǒng)的機械結構設計:利用Solidworks軟件對系統(tǒng)結構中用到的機械結構件進行設計,完成系統(tǒng)的搭建。4)實驗驗證及誤差分析:驗證所研制測量系統(tǒng)的有效性及其技術性能,并依據(jù)實驗,分析干涉測量模塊與曲率半徑測量模塊之間的相互影響。
[Abstract]:With the development of national defense, such as laser fusion system and ultraviolet lithography machine, the measurement accuracy of spherical element parameters is also improved with the development of frontier scientific research and technology. In addition, the high precision machining of optical elements is supported by high precision detection, and the detection accuracy determines the machining accuracy of the elements in a great sense. Therefore, it is of great theoretical significance to study the high precision measurement technology and instrumentalization of spherical element parameters. In order to solve the problem of high precision detection of spherical element parameters, a laser differential confocal interferometric element parameter measurement system is studied and established in this paper. The system combines the laser differential confocal theory with the phase-shifting interference theory organically, and designs and builds a comprehensive optical path for measuring the parameters of the laser differential confocal element. The laser differential confocal principle is used to realize the accurate positioning of the cat's eye and confocal position of the spherical element so as to realize the high precision measurement of the curvature radius of the spherical element. At the same time, the five-step phase-shifting interferometric technique is used to realize the high precision detection of the surface shape of the spherical element, and then the high precision simultaneous measurement of the curvature radius and the surface shape of the spherical element is realized. The main research contents of this paper are as follows: 1) the measuring principle of laser differential confocal curvature radius and the principle of phase-shifting interferometric surface shape measurement are analyzed, and the optical path of laser differential confocal interferometric element parameter measurement system is constructed by combining the two organically. 2) optimizing the optical path of laser differential confocal interferometric element parameter measurement system: according to the system requirements, the system simulation model is constructed in the optical design simulation software Zemax. The simulation design of the collimator used in the system is realized, and the interaction between the two modules in the optical path is analyzed. 3) complete the mechanical structure design of the system: using Solidworks software to design the mechanical structure parts used in the system structure, complete the construction of the system. 4) Experimental verification and error analysis: verify the effectiveness and technical performance of the measurement system, and according to the experiment, The interaction between interferometric module and curvature radius measurement module is analyzed.
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN249

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 莫処;;共焦曲}趥解析函ex[J];山東大學學報;1955年01期

2 呂百達;對等價共焦腔方法的質疑[J];中國激光;1986年10期

3 張建寰,譚久彬;應用共焦顯微鏡原理測量傾斜工程表面[J];光學學報;2003年04期

4 余卿;余曉芬;崔長彩;葉瑞芳;范偉;;并行共焦測量中的并行光源技術綜述[J];中國光學;2013年05期

5 余卿;余曉芬;畢美華;;并行共焦顯微探測高精度表面坐標信息獲取方法[J];光學學報;2009年11期

6 張平，陳德，吳震，，黃俊;共焦激光掃描熒光顯微鏡的掃描系統(tǒng)研究[J];應用光學;1994年06期

7 張平，陳德，吳震，黃俊;共焦激光掃描熒光顯微鏡的掃描系統(tǒng)研究[J];應用光學;1995年03期

8 余卿;余曉芬;劉文文;程伶俐;;數(shù)字微鏡器件用于并行共焦測量的再研究[J];光學學報;2011年05期

9 田維堅,陳波,郭履容,龐霖;并行共焦三維檢測方法的理論分析[J];光學學報;1999年10期

10 高萬榮,楊曉春,黃琳,胡茂海,陶純堪;共焦掃描熒光顯微鏡的信噪比與測量精度[J];光學技術;2002年04期

相關會議論文 前9條

1 張建寰;肖成榕;;影響差動共焦瞄準信號特性的機理分析[A];福建省科協(xié)第五屆學術年會數(shù)字化制造及其它先進制造技術專題學術年會論文集[C];2005年

2 張建寰;傅建記;;基于共焦顯微鏡原理的測量技術研究現(xiàn)狀[A];福建省科協(xié)第五屆學術年會數(shù)字化制造及其它先進制造技術專題學術年會論文集[C];2005年

3 鄭繼紅;張運波;孫國強;蔣妍夢;黃愛琴;莊松林;;雙路調頻復用熒光共焦顯微成像技術研究[A];中國光學學會2010年光學大會論文集[C];2010年

4 高興宇;伍世榮;蕭澤新;;一種現(xiàn)代先進成像技術:共焦顯微術[A];2004全國光學與光電子學學術研討會、2005全國光學與光電子學學術研討會、廣西光學學會成立20周年年會論文集[C];2005年

5 黨娟娟;田愛玲;王春慧;王紅軍;劉丙才;;共焦顯微系統(tǒng)探測器孔徑的最佳匹配[A];2010年西部光子學學術會議摘要集[C];2010年

6 鄺勝利;胡兵;姜立新;;雙頻共焦高強度超聲增強仿組織體模毀損效果的初步研究[A];慶祝中國超聲診斷50年暨第十屆全國超聲醫(yī)學學術會議論文匯編[C];2008年

7 趙維謙;;差動共焦光學參數(shù)檢測方法[A];第十三屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2010年

8 趙維謙;邱麗榮;沙定國;林家明;;超分辨光瞳濾波差動共焦顯微測量技術研究進展[A];第十二屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2008年

9 劉小虎;黃云;汪之國;;基于激光共焦原理的三維表面形貌測量[A];第十屆全國光電技術學術交流會論文集[C];2012年

相關博士學位論文 前8條

1 楊佳苗;激光差動共焦干涉元件參數(shù)測量方法與技術研究[D];北京理工大學;2015年

2 劉大禮;抗反射率實時激光差動共焦顯微成像方法與技術研究[D];北京理工大學;2015年

3 王永紅;基于全場并行共焦的檢測技術與系統(tǒng)研究[D];合肥工業(yè)大學;2004年

4 趙晨光;同步移相干涉共焦顯微成像技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

5 戚永軍;光纖共焦掃描顯微成像技術的研究[D];南京理工大學;2002年

6 劉文文;基于像散原理的并行共焦微結構形貌檢測系統(tǒng)及信息處理技術研究[D];合肥工業(yè)大學;2012年

7 葛華勇;內(nèi)窺式共焦掃描顯微成像的研究[D];上海大學;2005年

8 何小海;激光掃描共焦顯微三維生物醫(yī)學圖象處理和重建[D];四川大學;2002年

相關碩士學位論文 前10條

1 王重陽;陣列共焦系統(tǒng)中空間光調制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 楊永發(fā);反射式太赫茲共焦掃描成像特性及圖像復原研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 路曉明;激光差動共焦傳感器傳感特性研究[D];北京理工大學;2015年

4 周楠;激光差動共焦干涉元件參數(shù)測量關鍵技術[D];北京理工大學;2016年

5 尹哲;差動共焦顯微探測實驗系統(tǒng)相關技術的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

6 王睿;差動共焦顯微成像理論及畸變校正方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

7 唐建波;基于光束掃描的共焦顯微三維測量技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

8 葛錚貴;移相解算共焦系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與實驗技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

9 高曉斌;提高并行共焦探測精度的方法研究[D];合肥工業(yè)大學;2005年

10 朱加興;對稱離焦的共焦微位移傳感方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

本文編號：2501157