三坐标轮廓测量仪检测非球面研究

摘要

非球面，即与球面有偏离的表面，已经越来越广泛地应用于各种光学系统中。非球面相比球面而言具有一系列的优点，例如：改善像质、校正像差、扩大视场和增大作用距离等，同时还能够使光学系统小型化、轻量化。作为非球面光学系统之一的离轴非球面系统不仅能够在最大程度上提高系统分辨率，增大视场角 ，而且还进一步减轻系统的尺寸和重量。特别是空间光学的快速发展,要求空间传感器的分辨率越来越高，视场角也要求越来越大，离轴非球面将成为光学系统中必不可少的元器件之一。
　　然而近年来，非球面检测水平的滞后越来越成为制约非球面发展的重要因素之一。虽然非球面的检测方法有很多，但都存在着各自不同的局限性。本文针对非球面，尤其是离轴非球面的测量问题，探讨了三坐标轮廓测量仪（CMM）检测非球面的方法，主要进行了以下几方面工作：
　　1、介绍几种常用的非球面检测方法，着重总结和归纳了利用三坐标轮廓测量仪检测非球面的思路与方法。
　　2、对三坐标轮廓测量仪检测非球面的原理进行了详细的分析，并在此基础之上，分析了非球面检测过程中各种误差形成的原因以及它们对测量结果的影响。
　　3、选取合适的数学方法，求解出实际应用中误差相应的数值。建立了三坐标轮廓测量仪测量非球面的误差校正模型，它不仅适用于轴对称非球面，而且还能够处理离轴非球面的测量数据。
　　4、通过matlab与c语言结合编写了相关程序，理论模拟及对实际非球面进行的实验结果证明了模型和程序的可行性和准确性。另外，利用MFC设计了程序操作界面。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 非球面检测技术概述

1.3 课题研究的目的、意义和论文主要内容

第二章 三坐标轮廓测量仪检测非球面工作原理

2.1 三坐标轮廓测量仪的研究现状

2.2 三坐标轮廓测量仪的组成及工作原理

2.3 非球面的测量过程

2.4本章小结

第三章 非球面误差校正模型的建立与求解

3.1 被检非球面误差分析

3.2 相关误差的仿真分析

3.3 非球面误差校正模型的建立

3.4 误差参数的的求解

3.5 三坐标轮廓测量仪测量非球面数据处理软件

3.6 本章小结

第四章 数据模拟及实际应用

4.1 模型模拟验证

4.2 实际情况中的应用

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢