评定光学自由曲面面形误差的匹配方法研究
时间:2017-05-16 11:17 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要自由曲面是制造技术中的关键技术，它广泛用于航空、航天、汽车制造、模具以及服装和制鞋工业等领域。由于曲面的设计数据点和实测数据点不在同一坐标系导致曲面误差检测和评定困难，所以自由曲面要进行匹配。本毕业论文研究了光学自由曲面轮廓误差评定中被测曲面和设计曲面的匹配方法。在曲面中心重合和近似法失重合的基础上，研究了五点预定位法，即先定义曲面中心，然后利用搜索的方法得到相互间距离最大的4个角点，通过这5个点的匹配实现曲面的预定位。在精调整中，研究了二次优化方法，即综合运用最小二乘法和最小条件原则进行曲面的高精度匹配。根据此算法进行了编程及仿真工作。关键字：自由曲面 曲面匹配 五点预定位 二次优化8677 毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Study of matching methods for error evaluation of Optical free-form surface Abstract Free form surface manufacturing is a key technology in advanced manufacturing technology. It is widely used in aerospace, aeronautic, automotive, video and photo camera, appliance, even in clothing and shoe making industries. Lead to surface error detection and assessment of difficulties due to the design of the surface data points and the measured data points not in the same coordinate system, so free-form surface matching. This paper introduces that the matching methods between measuring surface and design surface were studied for the profile error evaluation of free-form surface. Based on the matching together of both center points and normal vectors of measuring surface and design surface, a pre-position method by five feature points including center point and four corner points was put forward to achieve better preliminary matching. The dual optimization method integrating the least square method and the least condition principle was presented for the accurate positioning. The results show that the matching accuracy can achieve the nanometer level. At last, an actual test of aspheric surface proves the validity of methods. Key word: free form surface optical free-form surface pre-position of five feature points dual potimization 目 次 1 绪论 1 1.1 课题背景及研究意义 1 1.2 国内外研究及应用现状 1 1.3 本文所做工作 2 2 自由曲面匹配的相关概念及原理 3 2.1 自由曲面匹配的相关概念 3 2.2 自由曲面匹配的基本原理 3 2.3 匹配过程 4 2.4 光学自由曲面匹配的现有算法 5 3 分步多级算法的仿真设计 17 3.1 分布多级算法的数学过程 17 3.2 本文所编写的程序 21 结论 31 致谢 32 参 考 文 献 33 1 绪论 1.1 课题背景及研究意义 光学自由曲面应用的非常广泛，其领域涉及到汽车覆盖件工艺[1]的自主控制后雾灯的灯罩，船舶制造工业[2]的船体分段测量和民用飞机[3]中的翼身组合体等。特别是在光学领域中，光学自由曲面的应用显得更为普遍，如各种光学系统的像差评定的评价函数，光刻离轴照明系统的自由曲面设计，城市照明最先进系统[4]的反射器设计，同时自由曲面光学元件已经成为光电产品和光通信产品中的关键部件。可见研究光学自由曲面的意义是相当大的。然而因为光学自由曲面的几何复杂性和光学特殊性，使其加工和检测远比普通的光学球面和光学非球面难度大，目前还没有国际通用的标准或技术来测量和评价光学自由曲面的加工精度，在一定程度上阻碍了光学自由曲面的推广应用。 (责任编辑：qin) |