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大口径光学非球面元件拼接优化及精度验证

         
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针对磨削阶段大口径光学非球面元件拼接测量精度不高的问题,提出一种基于两段拼接的优化算法.首先根据多体系统运动学理论、斜率差值及逆推法建立两段面形轮廓的拼接数学模型;其次针对拼接算法中工件运动量和运动误差对拼接精度的影响,仿真分析了350 mm非球面工件的两段拼接.仿真结果表明,随着平移误差增大,拼接误差明显增大,而当控制旋转角度在86以内、平移量在10 mm以内、旋转误差在60′以下及平移误差在3μm以下时,拼接误差的标准偏差值在0.2 μm波动;最后利用Taylor Hobson轮廓仪和高精度辅助测量夹具对120 mm口径的非球面光学元件进行测量实验并研究工件运动量对拼接测量精度的影响.实验结果表明,当控制平移量在10 mm以内和旋转角度在8°以下时,拼接误差的标准偏差值在0.2～0.6 μm之间,能满足磨削阶段光学元件亚μm级精度的面形检测要求.

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