【摘要】：隨著現(xiàn)代光學(xué)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,高精度光學(xué)系統(tǒng)越來越多的被應(yīng)用在軍用、民用及航空航天等領(lǐng)域,光學(xué)反射鏡作為光學(xué)系統(tǒng)中重要的組成部分,其加工質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)性能會(huì)產(chǎn)生直接影響,因此目前制造業(yè)對(duì)光學(xué)反射鏡表面質(zhì)量的要求也更加嚴(yán)格。超精密金剛石車削技術(shù)作為一種高效的超精密加工手段,已在反射鏡加工制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但仍需要依托高精度面形檢測技術(shù)來保證加工面形的質(zhì)量,現(xiàn)有的多數(shù)高精度測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)檢測環(huán)境要求高,無法在空間有限的超精密車削機(jī)床內(nèi)部實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量,因而對(duì)車削反射鏡的測量多為中斷加工過程后的離線測量,致使加工檢測迭代周期長。針對(duì)超精密金剛石車削加工過程中缺乏快速有效的面形檢測方法的問題,本文提出將具有抗干擾性強(qiáng)、檢測結(jié)構(gòu)簡單、檢測高效等優(yōu)點(diǎn)的條紋反射法應(yīng)用于超精密車削機(jī)床,實(shí)現(xiàn)對(duì)超精密車削金屬反射鏡在位面形檢測,縮短加工檢測周期,提高車削反射鏡加工效率。本文首先通過對(duì)條紋反射法檢測原理、常用檢測結(jié)構(gòu)以及所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,選擇合適的檢測結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ),進(jìn)行超精密金剛石車削機(jī)床條紋反射在位面形檢測系統(tǒng)模型設(shè)計(jì),并建立解算分析算法,通過光線追跡手段完成了檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型可行性及算法準(zhǔn)確性驗(yàn)證。在模型與算法正確的基礎(chǔ)上,分析了系統(tǒng)不同種類不同大小的位姿標(biāo)定誤差對(duì)檢測結(jié)果的影響,給出檢測系統(tǒng)進(jìn)行測量時(shí)的位姿標(biāo)定需求,為實(shí)際檢測提供數(shù)據(jù)參考。之后本文對(duì)所用條紋反射檢測方法中反射光線及入射光線標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究,針對(duì)常用激光跟蹤儀屏幕點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)定方法在金剛石車床內(nèi)部使用不便易造成標(biāo)定精度降低的問題,提出了一種基于標(biāo)準(zhǔn)球面鏡的顯示屏點(diǎn)陣標(biāo)定法,對(duì)該方法的標(biāo)定原理進(jìn)行了詳細(xì)說明,完成了該方法的原理算法的正確性驗(yàn)證,并通過引入標(biāo)定誤差,分析了實(shí)際標(biāo)定中易出現(xiàn)的標(biāo)定誤差對(duì)標(biāo)定精度的影響,驗(yàn)證了標(biāo)定方法的可行性。最后,根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件,本文選擇了合適的硬件設(shè)備,搭建了實(shí)際金剛石車床條紋反射在位面形檢測系統(tǒng),對(duì)檢測流程進(jìn)行了詳細(xì)說明,完成了對(duì)口徑100mm的凹球面金屬反射鏡的在位檢測實(shí)驗(yàn),最終面形測量精度優(yōu)于1μm,證明金剛石車床條紋反射在位面形檢測系統(tǒng)可行且有效,能夠?qū)Τ芙饎偸囅鳈C(jī)床加工過程起到很好的指導(dǎo)作用。
【圖文】：

基于條紋反射法的金剛石車床在位反射鏡面形檢測技術(shù)研究，車削加工鏡的反復(fù)拆裝過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使得加工檢測迭代周期長，嚴(yán)加工效率，同時(shí)也增加了制造成本。因此，若為超精密金剛石車削機(jī)床可行的在位面形檢測技術(shù)，則可實(shí)現(xiàn)加工鏡不下機(jī)床檢測，，避免裝配誤精度損失，提高加工效率，達(dá)到加工設(shè)備與檢測技術(shù)相融合的目的。

基于條紋反射法的金剛石車床在位反射鏡面形檢測技術(shù)研究偏離量，進(jìn)而給出被檢面面形，檢測精度可達(dá)亞微米量級(jí)。但擺臂式輪廓檢測在檢測前期系統(tǒng)裝調(diào)復(fù)雜，需要嚴(yán)格的將擺臂運(yùn)動(dòng)軌跡調(diào)整至與被檢面相應(yīng)的最接近球面上，檢測結(jié)果直接受裝調(diào)誤差的影響。將此設(shè)備集成于金剛石車床難以達(dá)到高效檢測的目的。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O439

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2604891