摆臂式轮廓仪的高速大容量数据传输与存储系统

摆臂式轮廓仪测量大尺寸光学元件面形时会采集大量的数据,并且为了减少测量的时间及提高测量过程中的平稳性,需保持仪器的机械部分的持续运转,因此采集的数据需要快速地传输与存储。基于Xilinx FPGA搭建SOPC系统通过SATA接口驱动固态硬盘设计了符合以上要求的数据传输与存储系统。

摆臂式非球面轮廓仪的原理与试验

介绍了一种新颖的非球面轮廓仪的测量原理和测量试验,它通过测量非球面与某一参考球面之间的偏离量来唯一确定非球面的面形误差,通过调整测量臂长以及回转轴线与光轴之间的夹角实现对不同非球面的测量。系统主要由高精度两维转台,高刚度测量臂,四自由度微调系统和高精度扫描测量传感器组成,并分别在VC++6.0与MATLAB平台上开发了测控软件以及数据处理软件。该测量方法的优点是测量所需传感器量程小,测量运动为一个简单的回转运动;缺点是测量调整自由度多,校准困难。建立了测量系统的数学模型,通过测量数据与名义面形之间的非线性优化,在获得面形误差的同时获得了非球面面形参数误差。通过测量多条截线实现了对非球面面形的全口径检测。最后对直径200 mm,顶点曲率半径1 400 mm的凹形抛物面镜进行了测量,结果表明,系统重复精度优于0.8μm,精度优于1μm。

光学非球面形摆臂式测量不确定度分析

在开发的摆臂式测量试验系统的基础上,对影响系统测量不确定度的各种误差因素进行了分析,建立了测量系统与被测工件之间的相对位姿误差、转台轴向窜动和径向跳动、测量臂的挠性变形以及测头半径之间的影响模型;同时对实际测量过程中的温度、振动等环境误差因素进行了实测。最后对直径200mm、顶点曲率半径1400mm的凹形抛物面镜进行了测量实验。分析与实验表明:测量系统合成标准不确定度小于0.5μm。