本文關(guān)鍵詞：激光掃描法測量天文光學(xué)零件面形的研究

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【摘要】：云南天文臺于2013年申請建立云南省應(yīng)用天文技術(shù)工程實驗室,現(xiàn)已獲批。在當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題中,對天文光學(xué)零件鏡面的面形檢測是一個重點。常用的檢測方法分為接觸式檢測和非接觸式檢測兩大類。目前工廠中通常使用接觸式球徑儀對光學(xué)鏡面進行粗磨檢測,這種測量方法雖然原理簡單,但是由于測量點有限,網(wǎng)格較粗,效率低下,而且因為是接觸式測量,所以不適合檢測晶體等表面較軟的鏡片,同時對于表面光潔度要求較高的鏡面也存在檢測困難。而非接觸式球徑儀市場價格又十分昂貴,在光學(xué)零件研磨初期并沒有很高的性價比。因此,研制出一套相對低成本、擴展性強、靈活度高的非接觸式自動化面形檢測系統(tǒng)實現(xiàn)球徑儀的功能,完成對光學(xué)鏡面的粗磨檢測是十分必要的。本系統(tǒng)硬件上采用KEYENCE LT-9031高精度激光測量儀、DANAHER ULTI-MAC-G型控制器及配套二維移動平臺和卓立漢光KSAV2030-ZF高精密電控垂直升降臺搭建,并基于STM32系列控制芯片設(shè)計制作了控制器完成指令分配和調(diào)度功能,利用串口通信控制x軸/y軸二維平移臺的運動實現(xiàn)網(wǎng)格掃描,基于激光掃描法測量面形弧高,但由于采用的共焦顯微鏡原理測量范圍較窄,添置了z軸升降臺擴大測量范圍,設(shè)計上位機控制程序和人機交互界面,使系統(tǒng)在后期使用更為靈活便捷,編寫了曲面擬合算法,最終實現(xiàn)光學(xué)零件面形數(shù)據(jù)的自動采集、擬合,以及相關(guān)光學(xué)參數(shù)的計算。通過實驗證明,無論待測光學(xué)零件的表面落差是否超出激光頭測量范圍,本文研究的非接觸式面形檢測系統(tǒng)均可完整采集所需面形數(shù)據(jù),并在曲面擬合后給出相關(guān)光學(xué)參數(shù)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了軟硬件結(jié)合,能對多種光學(xué)零件面形進行一鍵式自動檢測,并能達到粗磨檢測的精度要求,并且成本較低,能滿足我實驗室工作的需要,也符合市場需求。
【關(guān)鍵詞】：非接觸式 自動化 粗磨檢測 曲面擬合 低成本
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(云南天文臺)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74;TG806
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外面形檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-22
• 1.2.1 接觸式檢測11-15
• 1.2.2 非接觸式檢測15-22
• 1.2.3 其他檢測方法22
• 1.3 主要工作和研究內(nèi)容22-24
• 1.3.1 主要研究工作22-23
• 1.3.2 論文內(nèi)容安排23-24
• 第二章 激光掃描法及其在系統(tǒng)中的應(yīng)用變形24-30
• 2.1 激光掃描法技術(shù)原理和分類24-28
• 2.1.1 平移法24-25
• 2.1.2 旋轉(zhuǎn)法25-26
• 2.1.3 平移旋轉(zhuǎn)法26-28
• 2.2 激光掃描共焦顯微鏡原理28-29
• 2.3 小結(jié)29-30
• 第三章 基于激光掃描法的面形檢測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)30-52
• 3.1 激光測量儀系統(tǒng)30-37
• 3.1.1 激光感測頭32-33
• 3.1.2 激光掃描控制器33-37
• 3.2 平臺運動控制系統(tǒng)37-48
• 3.2.1 二維平移臺子系統(tǒng)37-42
• 3.2.2 垂直升降臺子系統(tǒng)42-48
• 3.3 調(diào)度控制器48-50
• 3.4 小結(jié)50-52
• 第四章 基于激光掃描法的面形檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計52-62
• 4.1 自動測量方案52-54
• 4.2 調(diào)度控制器軟件設(shè)計54-55
• 4.3 PC上位機55-60
• 4.3.1 通信模塊56-57
• 4.3.2 參數(shù)設(shè)置模塊57-58
• 4.3.3 實時采樣模塊和數(shù)據(jù)處理模塊58-60
• 4.4 小結(jié)60-62
• 第五章 基于激光掃描法的面形檢測系統(tǒng)測試及誤差分析62-72
• 5.1 誤差分析及處理62-64
• 5.2 系統(tǒng)測試及數(shù)據(jù)分析64-70
• 5.3 小結(jié)70-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-76
• 6.1 本文主要研究內(nèi)容72-73
• 6.2 未來工作73-76
• 參考文獻76-78
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果78-79
• 致謝79

【參考文獻】

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本文編號：965235