本文關(guān)鍵詞：共焦掃描離散曲面輪廓提取算法研究及軟件實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了滿足現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)越來越高的要求,光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越豐富、面形精度越來越高,因此對光學(xué)元件的表面輪廓檢測提出了更大的挑戰(zhàn)。非球面基底衍射光學(xué)元件的出現(xiàn)及應(yīng)用能夠減小光學(xué)系統(tǒng)體積和重量,同時(shí)能夠很好地校正像差,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的小型化、緊湊化,因此越來越被精密光學(xué)領(lǐng)域所重視,被應(yīng)用于先進(jìn)武器裝備、天文觀測、空間偵查等系統(tǒng)當(dāng)中。非球面基底衍射光學(xué)元件的輪廓特點(diǎn)是口徑大、表面不連續(xù)、宏觀尺寸上疊加微觀結(jié)構(gòu)。能否實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行高精度的測量,決定了該類元件是否可以進(jìn)行大規(guī)模加工以及廣泛使用,因?qū)Υ祟愋凸鈱W(xué)元件進(jìn)行高精度的大行程輪廓測量需求愈發(fā)迫切。本課題 共焦掃描離散曲面輪廓提取算法研究及軟件實(shí)現(xiàn)‖,利用共焦掃描原理實(shí)現(xiàn)了對非球面基底衍射元件母線的二維輪廓測量和輪廓提取,重點(diǎn)研究了共焦掃描曲面基底臺階邊緣判讀方法以及曲面基底臺階高度計(jì)算方法,并編寫了基于Lab VIEW平臺的測量軟件。完成的主要內(nèi)容如下:(1)分析了非球面基底衍射元件母線輪廓的特點(diǎn),并展開了共焦掃描曲面基底臺階邊緣判據(jù)以及臺階高度計(jì)算方法的研究,提出了利用最大光強(qiáng)值判斷臺階邊緣位置以及用多項(xiàng)式回歸計(jì)算臺階高度的方法;(2)進(jìn)行了共焦掃描輪廓測量儀器的整體設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了共焦掃描原理光路,完成了運(yùn)動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)及控制反饋系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件選型;(3)進(jìn)行了基于Lab VIEW平臺的系統(tǒng)軟件編寫工作,軟件實(shí)現(xiàn)了非球面基底衍射元件測量、連續(xù)表面元件測量以及共焦三維成像掃描的功能;(4)進(jìn)行了共焦掃描的單點(diǎn)測量能力和單點(diǎn)測量的重復(fù)性實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)首先驗(yàn)證了三維共焦掃描測量的能力;其次驗(yàn)證了曲面基底臺階高度計(jì)算算法的準(zhǔn)確性,與Taylor Hobson測量結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果表明臺階高度計(jì)算結(jié)果差值不超過50nm;最后驗(yàn)證了系統(tǒng)對紅外非球面基底衍射元件以及非球面元件進(jìn)行加工補(bǔ)償?shù)哪芰?結(jié)果表明通過本系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償能夠使元件的最終加工表面輪廓誤差PV值達(dá)到700nm以下。
【關(guān)鍵詞】：共焦掃描 離散曲面 輪廓提取 測量軟件
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 光學(xué)元件面形測量方法現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 輪廓提取方法研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.3 平面基底臺階高度評價(jià)方法現(xiàn)狀17-19
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 離散曲面輪廓提取算法研究20-35
• 2.1 引言20
• 2.2 非球面基底衍射光學(xué)元件輪廓特征分析20-24
• 2.2.1 非球面元件輪廓特征介紹20-21
• 2.2.2 衍射元件輪廓特征介紹21-24
• 2.3 共焦掃描曲面基底臺階響應(yīng)24-29
• 2.3.1 共焦掃描原理24-25
• 2.3.2 共焦測量曲面基底臺階響應(yīng)25-29
• 2.4 臺階高度計(jì)算方法研究29-34
• 2.4.1 雙多項(xiàng)式作差方法29-30
• 2.4.2 單多項(xiàng)式回歸方法30-33
• 2.4.3 平面臺階轉(zhuǎn)化方法33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 離散曲面輪廓測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)35-44
• 3.1 引言35
• 3.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路35-36
• 3.3 系統(tǒng)光學(xué)傳感測頭設(shè)計(jì)36-37
• 3.4 主要運(yùn)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)37-43
• 3.4.1 X軸運(yùn)動支撐與驅(qū)動方式選擇37-39
• 3.4.2 Z軸運(yùn)動支撐與驅(qū)動方式選擇39-40
• 3.4.3 運(yùn)動控制與位置反饋系統(tǒng)硬件選型40-42
• 3.4.4 數(shù)據(jù)輸出采集系統(tǒng)硬件選型42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 離散曲面測量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44-57
• 4.1 引言44
• 4.2 系統(tǒng)軟件整體功能及方案設(shè)計(jì)44-46
• 4.3 二維輪廓測量模塊46-49
• 4.3.1 手動對心模塊46-47
• 4.3.2 預(yù)掃描模塊47-48
• 4.3.3 衍射元件環(huán)帶位置確定模塊48-49
• 4.4 輪廓測量數(shù)據(jù)處理模塊49-54
• 4.4.1 數(shù)據(jù)傾斜平移校正50-51
• 4.4.2 臺階高度計(jì)算與輪廓提取模塊51-53
• 4.4.3 報(bào)表生成模塊53-54
• 4.5 3D掃描成像模塊54-55
• 4.5.1 三維數(shù)據(jù)測量54-55
• 4.5.2 數(shù)據(jù)處理與顯示模塊55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析57-68
• 5.1 引言57
• 5.2 三維掃描測量實(shí)驗(yàn)57-61
• 5.2.1 平面鏡測試57-59
• 5.2.2 曲面基底臺階樣品測量實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.3 曲面臺階高度計(jì)算驗(yàn)證61-63
• 5.3.1 臺階高度算法仿真分析61-62
• 5.3.2 臺階高度算法實(shí)際測量實(shí)驗(yàn)對比62-63
• 5.4 非球面及非球面基底衍射元件輪廓測量實(shí)驗(yàn)63-67
• 5.4.1 非球面輪廓測量及加工補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)63-65
• 5.4.2 非球面基底衍射元件輪廓測量及加工補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：共焦掃描離散曲面輪廓提取算法研究及軟件實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：367357