本文關(guān)鍵詞：高精度光學(xué)檢測中鏡面幾何參數(shù)的擬合方法研究

  更多相關(guān)文章： 長程面形儀 面形誤差 曲線擬合算法 表面質(zhì)量

【摘要】：同步輻射光源是用于產(chǎn)生高性能同步輻射光的大型科學(xué)裝置,光束線是其重要組成部分。光束線是銜接同步輻射源與實(shí)驗(yàn)站的重要橋梁,其主要功能是對同步輻射光進(jìn)行傳輸以及單色化、分光和聚焦等處理,以滿足實(shí)驗(yàn)用戶的需求。光束線的聚焦功能主要由大尺寸高精密的光學(xué)反射鏡完成。同步輻射光束線的聚焦光斑尺寸是評價(jià)其性能的重要指標(biāo)。而反射鏡的面形誤差對同步輻射光束線的聚焦光斑尺寸影響極大,因此精確地檢測高精密光學(xué)反射鏡的表面面形,并合理可靠地評價(jià)其表面質(zhì)量對建設(shè)高性能光束線至關(guān)重要。目前,用于同步輻射用光學(xué)反射鏡表面面形檢測的設(shè)備主要是長程面形儀。其通過測量反射鏡表面采樣點(diǎn)處的斜率信息,然后對斜率積分得到反射鏡面形。鏡面的面形誤差由采樣點(diǎn)處的測量面形減去鏡面的理想面形得到。由于用于同步輻射的光學(xué)鏡面一般曲率半徑較大,無法直接測量,因此需采用曲線擬合算法對測量面形進(jìn)行擬合得到其最佳的理想面形。理想面形擬合的精確性最終將決定面形誤差的可靠性。本論文通過調(diào)研國內(nèi)外主要的曲線擬合算法,旨在尋找適合長程面形儀測量數(shù)據(jù)的曲線擬合算法,主要工作如下:(1)根據(jù)長程面形儀的測量原理,從理論上分析了采樣范圍、鏡面曲率半徑、測量環(huán)境噪聲和鏡面測量姿態(tài)這四種可能影響算法擬合精度的因素。(2)對平面鏡和柱面鏡的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)值模擬,使用基于代數(shù)距離的最小二乘法、基于幾何距離的最小二乘法、經(jīng)典Hough變換以及標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法對模擬數(shù)進(jìn)行了擬合對比。結(jié)果表明,基于幾何距離的最小二乘法對以上四種影響算法擬合精度的因素均不敏感,是幾種算法中最為適合長程面形儀測量數(shù)據(jù)的曲線擬合算法。(3)對于橢圓曲線的擬合做了初步探索性研究。
【關(guān)鍵詞】：長程面形儀 面形誤差 曲線擬合算法 表面質(zhì)量
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O435;TH74
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 同步輻射概況11-16
• 1.1.1 同步輻射特性11-12
• 1.1.2 同步輻射發(fā)展12-13
• 1.1.3 上海同步輻射光源裝置簡介13-16
• 1.2 同步輻射光束線簡介16-19
• 1.2.1 光束線主要構(gòu)造16-17
• 1.2.2 同步輻射光學(xué)反射鏡17-19
• 1.3 長程面形儀簡介19-21
• 1.4 本課題的提出與主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 曲線擬合算法原理介紹23-40
• 2.1 最小二乘法23-33
• 2.1.1 基于代數(shù)距離的最小二乘法24-28
• 2.1.2 基于幾何距離的最小二乘法28-33
• 2.2 Hough變換33-35
• 2.3 遺傳算法35-40
• 第三章 理論模擬40-55
• 3.1 物理模型簡介40-42
• 3.2 算法擬合精度影響因素分析42-44
• 3.3 圓曲線擬合模擬44-53
• 3.3.1 采樣范圍對算法擬合精度的影響44-47
• 3.3.2 曲率半徑對算法擬合精度的影響47-49
• 3.3.3 噪聲振幅對算法擬合精度的影響49-50
• 3.3.4 鏡面測量姿態(tài)對算法擬合精度的影響50-52
• 3.3.5 小結(jié)52-53
• 3.4 橢圓擬合初探53-55
• 第四章 總結(jié)與展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 附錄1: 代數(shù)法圓擬合61-62
• 附錄2:幾何法圓擬合62-65
• 附錄3: Hough變換圓擬合65-67
• 附錄4: 二進(jìn)制編碼遺傳算法圓擬合67-69
• 附錄5A:代數(shù)法橢圓擬合69-71
• 附錄5B: 代數(shù)法橢圓擬合71-75
• 作者簡歷75
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 張白鑫;張彤;陳建輝;劉波;王東;;基于遺傳算法的自由電子激光優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];核技術(shù);2016年02期

2 李浩虎;余笑寒;何建華;;上海光源介紹[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2010年03期

3 劉斌;王秋平;傅紹軍;;長程大型非球面輪廓測量儀的研究[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2006年02期

4 田小梅,龔靜;實(shí)數(shù)編碼遺傳算法的評述[J];湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2005年01期

5 程曙初;同步輻射超光滑X光學(xué)元件的加工工藝及檢測技術(shù)的研究[J];光學(xué)精密工程;1994年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 金芬;遺傳算法在函數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[D];蘇州大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1036246