大口徑平面光學(xué)組件面形檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、在慣性約束核聚變(ICF)系統(tǒng)中的大口徑平面光學(xué)組件，具有需求量大、生產(chǎn)成本高、口徑大、面形要求高等特點(diǎn)。目前針對(duì)大口徑平面光學(xué)組件面形檢測(cè)的手段主要有干涉儀、瑞奇-康芒檢測(cè)法以及子孔徑拼接法等。由于這些方法中的設(shè)備往往較為龐大，完成大口徑平面光學(xué)組件傾斜姿態(tài)面形檢測(cè)的成本較高。角差法通過順序測(cè)量相鄰兩點(diǎn)間的法線夾角進(jìn)而積分計(jì)算組件面形，可以使測(cè)量設(shè)備極大簡(jiǎn)化，從而完成大口徑平面光學(xué)組件傾斜姿態(tài)面形檢測(cè)。本文針對(duì)基于角差法的大口徑平面光

2、學(xué)組件面形檢測(cè)系統(tǒng)，通過算法分析與模擬仿真推導(dǎo)出系統(tǒng)測(cè)角誤差容忍度并由此計(jì)算出激光光斑質(zhì)心定位精度要求，進(jìn)而設(shè)計(jì)完成滿足工程要求的激光光斑質(zhì)心定位算法，最后對(duì)系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文主要工作如下：
　　1、分析了角差法面形重構(gòu)原理，推導(dǎo)出系統(tǒng)的測(cè)角誤差容忍度，并計(jì)算出激光光斑質(zhì)心定位精度要求。通過分析角差法面形重構(gòu)原理，得出了角差法中測(cè)角誤差傳遞特征；通過對(duì)測(cè)角誤差傳遞過程的模擬仿真推導(dǎo)出測(cè)量432mm×432mm口

3、徑組件精度達(dá)到λ/3(λ=632nm)需使測(cè)角誤差≦±0.06″，根據(jù)測(cè)角原理與系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算得光斑質(zhì)心定位精度要求為0.2像素。
　　2、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套激光光斑質(zhì)心定位算法。該算法在傳統(tǒng)灰度重心法的基礎(chǔ)之上，對(duì)圖像分割和誤差處理進(jìn)行改進(jìn)。通過卷積使得分割出的光斑區(qū)域圓形度優(yōu)于傳統(tǒng)方法，通過3σ誤差處理模型提升質(zhì)心穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明該算法的質(zhì)心定位精度優(yōu)于0.1像素。
　　3、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套大口徑平面光學(xué)組件面形檢測(cè)系統(tǒng)軟件