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五角棱镜扫描系统中调整误差及制造角差的影响分析

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光学精密工程 2008年第12期16卷 2517-2523页

作者：马冬梅刘志祥马磊卞江中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

为了精确测量光学表面的表面斜率,从而实现光学表面面形的高精度测量,全面分析了五角棱镜扫描系统中的调整误差及五角棱镜的制造角差对测量光束的指向精度和被测面表面斜率测量精度的影响。根据旋转变换矩阵和光线矢量追迹理论,运用MAT... 详细信息

为了精确测量光学表面的表面斜率,从而实现光学表面面形的高精度测量,全面分析了五角棱镜扫描系统中的调整误差及五角棱镜的制造角差对测量光束的指向精度和被测面表面斜率测量精度的影响。根据旋转变换矩阵和光线矢量追迹理论,运用MATLAB编写了精确计算测量光束指向误差和测角仪测量值的程序,通过对各误差组合的计算结果进行二维二次多项式拟合,推导出在一定角度范围内,用于计算指向误差和测角仪测量值的二阶近似公式。分析结果表明,测角仪的俯仰角和五角棱镜的制造角差对沿扫描方向的指向误差和测角仪垂直方向的测量值的影响是常量,五角棱镜在扫描过程中的偏摆角和滚动角与其成二次函数关系;五角棱镜的偏摆角和滚动角、测角仪的偏摆角与垂直扫描方向的指向误差和测角仪水平方向的测量值均成线性关系。当导轨的滚动角为10″、偏摆角为10″,系统的各项调整误差为±3″时,沿扫描方向的最大测角误差为0.0010666″。

关键词：光学测量五角棱镜扫描系统误差分析光线矢量追迹 MATLAB

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转向棱镜引入的机床垂直度测量误差分析

激光与光电子学进展 2017年第2期54卷 212-218页

作者：梁允峰张斌冯其波赵宇琼北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

采用自行研制的基于单根光纤耦合双频激光的6自由度(6DOF)误差同时测量系统测量了加工中心双轴直线度误差,通过对两轴直线度误差的线性拟合,得到两拟合轴的夹角,间接实现两轴的垂直度测量。利用光线矢量追迹方法建立相应的误差模型,分... 详细信息

采用自行研制的基于单根光纤耦合双频激光的6自由度(6DOF)误差同时测量系统测量了加工中心双轴直线度误差,通过对两轴直线度误差的线性拟合,得到两拟合轴的夹角,间接实现两轴的垂直度测量。利用光线矢量追迹方法建立相应的误差模型,分析了垂直度测量过程中五角棱镜的安装定位偏差以及加工误差对垂直度测量的影响。实验结果表明,本测量系统具有很好的准确性,与商用测量仪对比发现,两者测量偏差在1″以内。

关键词：测量数控机床垂直度光线矢量追迹反射矩阵五角棱镜

用于大口径平面镜检测的五棱镜扫描检测系统装调技术研究

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激光与光电子学进展 2015年第6期52卷 247-254页

作者：戚二辉罗霄刘泉郑立功张学军中国科学院大学北京100049 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033

五棱镜扫描检测具有结构简单、检测周期短等优点,可实现低阶像差的高精度检测,是指导大口径、超大口径平面镜光学加工的有效途径。基于光线矢量追迹理论,建立五棱镜扫描检测系统数学模型,并采用最小二乘法推导出系统测量精度与系统主要... 详细信息

五棱镜扫描检测具有结构简单、检测周期短等优点,可实现低阶像差的高精度检测,是指导大口径、超大口径平面镜光学加工的有效途径。基于光线矢量追迹理论,建立五棱镜扫描检测系统数学模型,并采用最小二乘法推导出系统测量精度与系统主要光学元件角度变化量之间的解析表达式。在此基础上,分析了系统测量精度对元件装调精度的灵敏度,给出了系统精确装调的实施方案,并进行了系统装调试验,探索出适合大口径平面镜检测的五棱镜扫描检测系统装调流程。实验结果表明,由装调过程引起的系统测量误差可控制在40 nrad以内。通过理论分析和装调试验,验证了使用五棱镜扫描检测技术进行大口径平面检测的可行性。

关键词：光学设计五棱镜系统装调光线矢量追迹

五角棱镜的三维抖动及制造角差对转向角的影响

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光学仪器 2009年第2期31卷 42-47页

作者：刘志祥马冬梅卞江崔宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039 中国人民解放军装甲兵技术学院吉林长春130117

根据旋转变换矩阵和光线矢量追迹理论,运用MatLab编写通用的五角棱镜的光线矢量追迹函数及相关分析程序,详尽、全面地分析了五角棱镜的三维抖动及制造角差对其转向角的影响。分析结果表明:制造角差只与沿扫描方向的转向角偏差成线性关系... 详细信息

根据旋转变换矩阵和光线矢量追迹理论,运用MatLab编写通用的五角棱镜的光线矢量追迹函数及相关分析程序,详尽、全面地分析了五角棱镜的三维抖动及制造角差对其转向角的影响。分析结果表明:制造角差只与沿扫描方向的转向角偏差成线性关系,当满足一定关系时,制造角差对转向角无影响;滚动角、偏摆角与垂直于扫描方向的转向角偏差成线性关系,偏摆角与沿扫描方向的转向角偏差成二次函数关系。最后还给出了在一定范围内精度较高的近似公式。

关键词：光学测量五角棱镜转向角旋转变换矩阵光线矢量追迹 MatLab