大型望远系统波前检测中的波前误差修正

在大型望远系统的波前检测中,固定着五角棱镜的运动平台沿并非严格平面的导轨平台移动时,五角棱镜会发生微偏转产生扫描激光束转向的波前误差。用渥拉斯顿棱镜型双频激光干涉仪实时测量五角棱镜的运动误差,计算扫描激光束入射望远系统子孔径时的波前误差,修正此波前误差得到子孔径范围内望远系统自身的波前。     

五角棱镜扫描系统中调整误差及制造角差的影响分析-

五角棱镜扫描系统可以实现高精度测量光学表面面形,为了全面分析五角棱镜扫描系统中的调整误差及制造角差对指向误差和测角仪测量误差的影响。根据旋转变换矩阵和光线矢量追迹理论,运用MATLAB编写通用的五角棱镜扫描系统的光线矢量追迹函数及相关分析程序。同时通过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：在扫描测量过程中,测角仪的俯仰角和五角棱镜的制造角差对沿扫描方向指向误差和测角仪垂直方向测量值的影响是常量,五角棱镜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指向误差和测角仪水平方向测量值均成线性关系。当导轨误差滚动10"、偏摆10",系统的各项调整误差为±3"时,沿扫描方向最大测角误差为0.0010666"。     

五角棱镜在大口径望远镜检测中的应用

提出了一种用子孔径拼接法检测大口径望远镜的方案,分析了五角棱镜由于机械运动引起的在三维方向有微小偏角时使光束转向改变波前的复杂情况;计算机模拟试验证明了由于机械运动引起的波前改变量是可分离的,有利于五角棱镜在大口径望远镜中发挥最佳效能。     

五棱镜的运动误差对波前测量的影响

五棱镜使光束转向时,它的工作状态的改变会给测量带来一定的误差,分析了五棱镜由于机械运动引起的在三维方向有微偏角时使光束转向改变波前的复杂情况,计算机模拟实验证明了由机械运动引起的波前改变量是可分离的,以便减小五棱镜的运动误差对测量的影响,使五棱镜光束转向系统在测量中发挥最佳效能。     

体视显微镜像倾的计算机分析与校正

通过建立计算机三维模型,模拟Greenough(格雷诺)体视显微镜系统中像倾的产生,并得到校正方法。调整半五角棱镜两个方向的角度,可以校正像倾。像倾角的大小与体视角和半五角棱镜的出射角有关。特别地,在90°观察角的光学系统中,无像倾存在。     

五角棱镜的三维抖动及制造角差对转向角的影响

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。     

双频激光干涉仪在机床坐标测量中光路的调整方法

本文介绍使用双频激光干涉仪测量机床定位坐标误差的三角调整方法,和用块规架代替磁力表架及采用五角棱镜等减小测量误差的方法。     

CR扫描仪激光扫描光学系统的设计

设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描系统,其空间分辨率为10lp/mm。针对常用扫描机构的不足,用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂取代传统的Fθ镜头,利用成像板的柔韧性实现圆弧形进片,扫描臂同时作为接收器收集激发出的荧光,从而简化系统结构,提高系统性能。利用所设计的光学系统,分析了激光光点大小对分辨率的影响,结果显示光点越小,系统分辨率越高。分析了系统中影响激光光点大小的因素,在高转速条件下对扫描臂进行了有限元仿真,计算了当入射光与五角棱镜入射面不垂直及五角棱镜存在安置误差时,对激光光点大小的影响。结果显示光点直径最大相对变化量为0.07%,表明所设计的激光扫描光学系统具有一定的容差性和实用性。通过实验验证了所研制扫描仪的性能,结果表明图像具有良好的视觉效果,能够满足工业检测要求。     

五角棱镜90°偏转角的高精度测量

本文介绍了一种五角棱镜90°偏转角的高精度测量原理和方法。它是根据五角棱镜90°偏转角为一定值这一基本特性,巧妙地应用光电自准直仪达到高精度的,该测量原理简单易行,测量精度可高达0.2″以上。     

大型工件外径测量系统

该测量系统采用激光瞄准和激光测距技术,装有角隅棱镜的磁性定位和轻型导轨,实现了高精度大直径直接测量,同时使仪器轻便操作,能够在加工现场或加工机床上进行在位测量。关键技术包括：使用了体积小重量轻的半导体激光长距离高精度准直系统,准直激光束光斑圆整,有效抑制了激光的漂移;轻型导轨不直线度误差实时测量与补偿,探测器位于一定距离,可同时探测五角棱镜平移和转动两项误差,实现了导轨误差的自动补偿;激光自准直瞄准被测工件直径;装备角隅棱镜和平面反射镜的磁性定位块,具有在不连续圆周表面上定位和测量的双重功能;计…     

基于隐藏特征测量的激光跟踪仪探头及其测量误差分析

介绍了一种测量隐藏特征和表面特征的激光跟踪仪探头(FaroRetroProbe)的结构和工作原理,详细分析了该探头的空心角锥棱镜误差、空心角锥棱镜和探针的对称性误差及平面反射镜的面形误差等主要误差及其对激光跟踪仪测量结果的影响,并针对性地指出提高激光跟踪仪测量精度的措施。     

基于保偏镜组的外差干涉测量几何误差分析

角锥棱镜由于本身缺陷会导致失偏效应。在平面镜外差干涉仪中,使用一种保偏反射镜组替代角锥棱镜,以减小外差干涉仪的非线性误差。根据这个平面镜外差干涉仪的基本光路图,基于偏振分光棱镜和角锥棱镜的基本光学特性,分析了平面镜外差干涉仪中3个偏振分光棱镜偏摆角、仰俯角和滚动角,保偏反射镜组中2个偏振分光棱镜之间的间距和角度,以及角锥棱镜的偏摆角和仰俯角等误差对干涉仪的影响。推导出外差干涉仪中各个光学元件的最大安装误差,并规定好其加工精度,确保外差干涉仪性能。     

亚微弧度级激光跟踪转镜装配误差分析

围绕亚微弧度量级激光跟踪转镜的光束指向精度问题,提出空间正交光学系统安装误差的分析方法。基于矢量折射定理的光线追击法,建立棱镜安装误差的归一化数学模型,分析不同安装误差对光束指向精度的影响,实现光束指向误差的定量分析。棱镜Π_1相对y轴的安装倾斜大于0.08″会导致出射光垂直张角ρV误差达到0.21μrad,相对于x轴的安装倾斜大于0.2″会导致水平张角ρH误差达到0.5μrad;棱镜Π_2相对z轴的安装倾斜大于0.2″会导致水平张角ρH误差达到0.22μrad,而棱镜轴承的安装误差对光束指向精度的影响较小。研究结果为高精度光学跟踪系统设计提供了理论依据。     

一种滚转角和直线度同步干涉测量方法的研究

提出一种用于精密线性位移台滚转角和运动直线度同步测量的激光外差干涉系统。该干涉系统由一个Koster棱镜、角隅棱镜、分光镜、1/2波片、直角棱镜、1/4波片以及楔面棱镜和楔面反射镜组成。楔面棱镜作为测量运动直线度和滚转角的传感器固定在线性导轨上,当双频激光器的光射入干涉系统中后,形成空间对称的六光束测量信号。空间结构对称、系统共光路的特点使光学分辨率比普通的迈克尔逊干涉仪高一倍,光程死区达到最小。系统稳定性好,抗环境干扰能力强。光路对称使得增加或减小的光程变化相同,其他自由度引起的光程变化相互抵消,仅有运动直线度和滚转角的变化可以进入光程差,有效地排除其他自由度及阿贝误差的串扰,实现高精密测量。试验证明相互平行且不同频率的两束光在同一反射系统中发生运动直线度偏移和滚转角变化时,通过两束光携带的不同相位信息能直接得到运动直线度和滚转角的变化值。它不需要一条与行程同样长度的大反射镜作参考便能够实现高分辨率测量,简单实用,可直接溯源米定义。     

水平式光电望远镜目标定位误差的预测

为了确定水平式光电望远镜的各主要误差对观测精度的影响,提高望远镜的指向精度,对它的目标定位误差进行了分析。针对水平式望远镜的结构特点,通过分析从被测目标到望远镜相面产生目标定位误差的光、机、电等各种误差因素,建立了水平式望远镜目标定位测量方程。应用蒙特卡罗法进行误差仿真,预测出水平式望远镜的目标定位误差,并对各误差的敏感性进行了分析。选取敏感性高的误差项建立误差补偿模型,对实拍星体误差进行补偿实验,结果表明:补偿后经轴转角误差标准差从66.4″降低到3.3″,下降了95%;纬轴转角误差标准差从49.4″降低到5.6″,下降了89%。所用方法和模型能够对主要误差进行分析和预测,可为水平式光电望远镜的总体设计提供参考。     

逐次二角法在路面断面形状测量领域的应用

为解决现有路面测量方法不能兼顾准确、通用、低成本、便于携带的问题,开发了一种基于逐次二角法的路面形状测量系统。该系统通过距离旋转编码器测量行驶距离,角度旋转编码器测量前后连杆间夹角变化值,通过MATLAB进行数据处理。根据逐次二角法得到了被测路面的断面高程曲线。分析了逐次二角法测量的累积误差、倾角误差、采样间隔误差。该测量系统在实际测量中,测量坡度的相对误差为0.6%,测量圆弧半径的相对误差为0.5%;10m水泥路面的测量中,以水准仪测量的结果为基准,偏差小于3mm。     

光栅复制拼接光路中入射光角度对拼接误差的影响

设计了一种基于干涉检验法的复制拼接光栅测量光路。针对光栅复制拼接光路中入射光角度难以精确测量的问题,分析了光栅拼接实验中入射光角度对光栅拼接的影响。建立了光栅拼接误差模型,分析了五维拼接误差的容限要求。按照光栅复制拼接光路的要求,设计了一种干涉仪角度调节装置。根据误差模型和拼接光路分析了500mm×500mm大尺寸中阶梯光栅复制拼接光路中入射光角度误差与拼接误差的关系。结果显示:入射光角度误差为1°,拼接光路中绕x轴,y轴的转动误差Δθx,Δθy和沿z轴的位移误差Δz的计算值与实际值之间分别相差0.002 1μrad,0.003 3μrad和0.348 2nm时,引起波前差为2.590 1nm。根据这一计算结果,给出了干涉仪角度调节装置的设计指标,即设置角度调节分度为0.1°时,可满足大尺寸光栅复制拼接要求。