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单次旋转绝对检测技术:高效测量旋转非对称面形误差
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更新于2024-08-29
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"基于单次旋转的旋转非对称面形误差绝对检测技术研究" 这篇研究主要探讨了一种基于单次旋转的绝对检测技术,旨在提高光学面形检测的精度。绝对检测技术是光学测量领域中一种重要的方法,它能够有效地消除干涉仪系统误差,从而得到更准确的面形误差数据。在传统的检测技术中,干涉仪可能会因为各种系统因素导致误差,影响测量结果的精确性。 研究中的技术是针对旋转非对称面形误差进行检测的,这种面形通常出现在光学元件如镜片或透镜上,其误差会对其光学性能产生显著影响。通过让被测球面围绕光轴进行一次旋转,然后进行两次检测,研究人员利用最小二乘法和Zernike多项式拟合来处理数据,以剔除系统误差。Zernike多项式是一种常用的光学表面形状描述工具,能有效表征并分析复杂面形。 理论计算公式在此过程中起到了关键作用,研究详细推导了这些公式,并分析了单次旋转的角度如何影响算法的检测精度。经过比较,发现这种方法的残差均方根(RMS)值约为1.5纳米,表明其具有高精度。相比于需要多次旋转的检测方法,单次旋转技术能够在保证精度的同时,极大地简化了检测流程,降低了操作复杂性。 这项技术的应用前景广阔,尤其是在高精度光学器件的制造和检测中,可以提升产品质量,确保光学系统的性能。同时,这一方法的提出也为未来光学检测技术的优化和发展提供了新的思路,有助于推动光学测量领域的进步。 关键词:测量,绝对检测,单次旋转,旋转非对称,光学检测。
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书书书
第
32
卷
第
8
期
光
学
学
报
Vol.32
,
No.8
2012
年
8
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
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,
2012
基于单次旋转的旋转非对称面形误差绝对
检测技术研究
宋伟红
1
,
2
伍
凡
1
侯
溪
1
1
中国科学院光电技术研究所,四川 成都
610209
;
2
中国科学院研究生院,北京
( )
100049
摘要
绝对检测技术是剔除干涉仪系统误差进而提高面形 检测精度的 有效手段。基 于单次旋转 的绝对检测 技术由
被测球面绕光轴旋转前后的检测数据,采用基于最 小二乘法的
Zernike
多项式 拟合,剔 除系统误差,获得 被测面的旋
转非对称面形误差。详细推导了理论计算公式,分 析了单次旋 转角度对算 法检测精度 的影响,并和多 次旋转法作 了
对比
,其残差均方根(
RMS
)值约为
1.5nm
。该方法只需一次旋转两次检测,在保证检测精度的同时简化了检测过程。
关键词
测量;绝对检测;单次旋转;旋转非对称;光学检测
中图分类号
O439
文献标识码
A
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:
10.3788
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120.2830
;
120.3180
;
120.3940
;
120.4640
;
120.4800
;
120.6650
收稿日期:
20120208
;收到修改稿日期:
20120407
基金项目:国家自然科学基金(
60908042
)资助课题。
作者简介:宋伟红(
1987
—),男,博士研究生,主要从事球面面形检测技术方面的研究。
Email
:
son
g
weihon
g
hb
@
163.com
导师简介:伍
凡(
1957
—),男,研究员,博士生导师,主要从事光学加工和检测等方面的研究。
Email
:
wufan
@
ioe.ac.cn
1
引
言
随着 现代光学加 工技术的快 速发展,对光学元
件的面形检测精度要求不断提高。目前对于旋转非
对称 面 形误差的 检 测,主要有 多 次旋转平 均 法
[
1
~
6
]
和单次旋转法
[
7
,
8
]
。传 统的多次 旋 转平均法 需 要在
共焦位置绕光轴多 次等角度 旋 转被测球 面,故对调
整机构精度要求较高
,检测周期较长,检测过程较易
受到环境因素的影 响,且算 法 精度与旋 转 测量次数
有关
[
9
,
10
]
。单次旋 转 法 只 需 要 一 次 旋 转,两 次 检 测
数据,通过基 于 最 小 二 乘 法 的
Zernike
条 纹 多 项 式
拟合即可得到被测球面的旋转非对称面形误差。单
次旋转法的检测精 度与旋转 角 度密切相 关,但关于
这方面的研究则鲜有报道
。
本文 阐述了单次 旋转算法的 基本原理,详细推
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