在超大口徑原位加工與檢測中,目前多采用被動式Whiffletree液壓支撐系統(tǒng)（原位支撐）,而該類支撐單元的軸向剛度存在較大差異性,會顯著影響輕薄型反射鏡的面形精度。為解決這一問題,研究了主動型原位支撐的支點(diǎn)布局、單元剛度和主動校正力的聯(lián)合優(yōu)化方法。首先,針對支撐單元剛度差異,提出了支撐剛度、支點(diǎn)位置的分級布局優(yōu)化方法,獲得了支撐系統(tǒng)的初始優(yōu)化解;其次,結(jié)合模式定標(biāo)法和最小二乘法,進(jìn)行了支撐點(diǎn)主動力校正,以獲得支撐面形的最終優(yōu)化解;最后,結(jié)合具體案例的數(shù)字仿真試驗(yàn),驗(yàn)證了方法的有效性。結(jié)果表明:對于4 m彎月型輕薄反射鏡,僅被動支撐下,分級布局優(yōu)化后,60點(diǎn)方案面形精度RMS值由150.6 nm減少到32.9 nm,78點(diǎn)方案面形精度RMS值由45.2nm減少到22.6nm,優(yōu)化效果顯著;進(jìn)一步經(jīng)主動校正后,60點(diǎn)方案和78點(diǎn)方案面形精度RMS值分別為14.6 nm和6.9 nm,均滿足面形精度RMS值小于λ/40（λ=632.8 nm）的指標(biāo)要求;最終選取60點(diǎn)軸向支撐方案。通過對支點(diǎn)布局、支撐剛度和校正力進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化,可以大幅增加原位支撐系統(tǒng)的適用性、靈活性,降低實(shí)施難度。 

【文章來源】：光電工程. 2020,47(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1 支撐系統(tǒng)優(yōu)化流程圖

按照圖2所示兩種支撐方案的點(diǎn)位分布，以120°將液壓支撐單元分為3個組，分別與其對應(yīng)的虛擬硬點(diǎn)相連，在虛擬硬點(diǎn)處約束Uz、Rx和Ry三個自由度，鏡子邊緣設(shè)置3個虛擬硬點(diǎn)約束Ux、Uy和Rz三個自由度[15]。液壓支撐單元用彈簧單元模擬并賦予相應(yīng)的剛度值，建立有限元模型。并對兩種支撐方案進(jìn)行支撐剛度-位置耦合系統(tǒng)的分級布局優(yōu)化。4.2 支撐剛度-位置分級優(yōu)化

由表4可知利用該定標(biāo)流程得到的前20階自由諧振模式的校正能力較好，所以采用前20階模態(tài)振型擬合自重下鏡面變形，求得擬合系數(shù)后代入式(10)計(jì)算主動校正力，將校正力施加到支撐點(diǎn)上，對鏡面面形進(jìn)行主動校正。60點(diǎn)軸向支撐方案經(jīng)初次校正后鏡面面形RMS值減小到14.6 nm。經(jīng)過相同過程，78點(diǎn)軸向支撐方案初次校正后鏡面面形RMS值減小到6.0nm。兩種方案校正后的面形如圖4所示。兩種方案均滿足面形精度RMS值小于λ/40(λ=632.8 nm)的指標(biāo)要求，最終選擇支撐數(shù)量更少的60點(diǎn)軸向液壓支撐方案。5 結(jié)論

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3131447