基于基准运动和光束扫描原理的大口径非球面测量技术

研究目的:研究一种融集基准运动扫描原理和误差分离技术与一体的三维表面测量新技术,以期实现对大口径非球面的形状测量。
基本原理:首先采用高精度激光准直技术获得准直光束作为扫描头的测量基准,扫描头内的两个子扫描头能够分别感测扫描环带及环带间的斜度变化。其次,以超精密气浮转台为误差分离回转工作台,调整多路运动超精密驱动控制系统,使扫描头的测量光束与被测非球面的法线重合。误差分离工作台旋转带动被测非球面进行回转运动,通过轮廓斜度扫描获得被测环带的二维斜度信息,并采用误差分离技术从测量结果中剔除基准运动误差。单一环带扫描测量完成后,依据被测表面的最适球面理论轨迹,调整定位机构,将扫描头定位在下一个被测环带位置。重复上述测量过程,可以获得被测非球面多个环带及环带间的二维斜度信息。再对测得的二维斜度信息进行数值积分,即可得到被测表面的三维轮廓信息。

 

 

科学意义及应用价值:将对大口径非球面的表面形态测量溯源到角度量,测量原理简洁,对系统认识造成测量误差的各项误差源干扰的机理及对新误差的解决提供新途径;该方法将对实现大口径非球面及其它大尺度面形的三维测量提供一种有效的技术途径。
    该技术已申请中国发明专利。