2m量级SiC非球面反射镜的摆臂轮廓检测

提出采用摆臂式轮廓检测的方法,实现超大口径Si C反射镜面形的高精度轮廓检测。阐述了采用摆臂轮廓仪检测超大口径反射镜的基本原理和具体实施流程;介绍了基于扫描线交点高度一致性的特点进行面形重构的算法,以及针对离焦量测量不准的问题,采用激光跟踪仪对面形离焦量进行辅助测量的手段,建立了综合优化的检测模型;结合实例对口径为2040 mm的同轴抛物面Si C反射镜进行了摆臂轮廓检测,检测精度均方根(RMS)为0.46μm,与干涉仪检测结果对比偏差0.03μm。该技术与加工机床集成实现了反射镜的在位检测,以非球面的最接近球面为测量基准,提供了一种精确、高效地测量超大口径光学非球面面形的方法,满足了大口径Si C反射镜在研磨阶段的高精度轮廓检测需求。

摆臂式轮廓测量不同母线条数的敏感性分析

为了确定摆臂式轮廓检测大口径离轴非球面采用不同扫描线数时系统检测误差的敏感性,文中提出采用蒙特卡洛方法,建立了仿真分析的模型。对母线条数分别为8~120条的模式进行模拟检测,对系统噪声引入的面形误差进行Zernike多项式项拟合,统计分析得母线条数为8~39条时,系统噪声引入的低阶项检测误差随母线条数的增加而迅速降低;母线条数为40~70条时,引入低阶项检测误差降低缓慢;71~120条时,引入的低阶项检测误差几乎保持不变。结合实例,对一口径1 500 mm的离轴非球面反射镜进行实验,分别采用36条、72条和96条母线进行面形检测。36条母线检测误差相对较大,检测结果为7.73μm PV和0.68μm RMS;72条母线和96条母线检测结果十分接近,分别为5.755μm PV,0.568μm RMS和5.612μm PV,0.569μm RMS。验证了仿真分析结果的准确性,为摆臂式轮廓检测大口径离轴非球面中母线条数的优化选择提供了理论指导。