【摘 要】
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近年来,数码相机、扫描仪、光纤通讯等光电和光通讯产品得到了越来越广泛的应用.自由曲面光学元件已经成为光电产品和光通讯产品中的关键部件,光学自由曲面的加工和检测技术
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近年来,数码相机、扫描仪、光纤通讯等光电和光通讯产品得到了越来越广泛的应用.自由曲面光学元件已经成为光电产品和光通讯产品中的关键部件,光学自由曲面的加工和检测技术引起了越来越广泛的重视.然而由于光学自由曲面的几何复杂性和光学特殊性使其加工和检测远比普通光学球面和光学非球面难度大,同时目前还没有国际通用的标准或技术来测量和评价光学自由曲面的加工精度,这大大地限制了光学自由曲面的广泛应用.该文即是针对光学自由曲面的误差评定和检测技术作系统性的研究.双三次B样条曲面具有方便简单同时满足C2级连续的特点.在以离散点给出的设计曲面模型时,需要对设计曲面进行连续模型的重构.该文在自由曲面重构时即采用双三次B样条拟合,对以离散点给出的曲面可以快速完成曲面的连续重构.在自由曲面误差评定时,根据自由曲面是否具有设计数据分别作误差评定.对于有设计数据的曲面,首先要进行曲面匹配,该文采用了分步多级的匹配方法,包括初定位与精调整.在初定位时,提出了五点定位法,在精调整时提出了最小二乘法与最小区域法的融合算法,完成了实测曲面与设计曲面的高精度匹配,为后续的误差评定奠定了良好的基础.对于没有设计数据的曲面,可以通过构造参考面进行实测曲面的评定.自由曲面误差参数参考了欧洲标准中的部分评定参数,并提出了自己的一些评定参数,如基于给定容差或者阈值μ所建立的μ-系列参数.利用工程语言Matlab进行了自由曲面误差分析软件的编写,实现了可视友好的界面和可靠高效的自由曲面误差评定过程.并通过实验验证了自由曲面评定算法的正确性以及评定软件的稳定性与可靠性.
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