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《国防科学技术大学》 2008年
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大型光学镜面相位恢复在位检测技术研究

胡晓军  
【摘要】: 在详查卫星、天文望远镜和激光核聚变等光学领域快速发展的带动下,现代光学系统对大型光学镜面的需求与日俱增。大型光学镜面对于实现光学系统的高精度、高分辨率以及高功率有至关重要的作用。而大型光学镜面因其口径大、精度要求高且需求量逐步增加对现代光学制造和检测技术提出了较大的挑战。 现代光学制造的精度和效率很大程度上取决于检测技术。大型镜面光学加工需要高精度、高分辨率以及定量化可在位的检测技术支持。而现有的传统测量方法在很多方面还不能满足大型镜面加工的需求,成为制约光学生产能力进一步提高的瓶颈。 为寻求新的技术解决途径,本论文研究了基于相位恢复技术的光学镜面检测方法,为大型光学镜面的加工提供新的定量化在位检测支持,以达到提高光学镜面的加工效率的目的。相位恢复技术是一种根据光场强度来反推相位分布的方法。相位恢复技术作为一种测量技术应用于镜面测量具有结构简单,对在位环境适应能力强,适于定量计算分析等特点。因而有着良好的应用前景,可以成为非常有效的大型镜面在位检测方法。 论文的研究工作包括以下几个部分: 1.在现有典型相位恢复原理基础上,构建基于离焦光场的相位恢复镜面测量系统。结合研究了离焦光场相位恢复测量的原理,给出适用于离焦光场检测系统的精确快速波面衍射计算方法。结合约束集投影理论,在GS迭代算法的基础上设计了多离焦图像的相位恢复迭代算法,并从几何意义上分析了算法的收敛性。 2.对相位恢复测量系统的灵敏度做了分析,建立多平面灵敏度分析方法。得到了相位恢复测量灵敏度的一些基本性质,如距离焦点较近的图像的灵敏度较高以及收敛误差随灵敏度的提高而下降等,为测量参数的设计提供了理论依据。另外,根据实际测量系统性能,进行了误差分析以及可靠性和量程范围分析。分析表明现有测量系统的测量精度和量程范围能够满足加工对在位测量的精度要求。分析表明,相位恢复测量系统的精度较高,能够满足在位测量的需要。衍射图像的明暗分布与面形误差的高低分布之间有明显的对应关系。利用此性质可以直接判断误差的方向和位置,估计误差的幅度。 3.针对大型镜面对高分辨率测量的需求,提出了亚像素相位恢复方法。构建了亚像素相位恢复的算法原理,并进行了仿真和测量实验。根据实际测量条件分析了图像噪声和图像离轴对亚像素相位恢复的影响。研究结果表明亚像素相位恢复算法能够有效地提高测量分辨率,具有很强的可实现性,给镜面的高分辨率测量提供了新的方法。同时也给其它领域的高分辨率相位恢复测量提供了新的思路。 4.提出了实现非球面镜无补偿镜测量的相位恢复测量方法,使用球面波光源对非球面镜进行相位恢复测量。分析了非球面镜在球面波测试光照射下的光场衍射汇聚特性。研究了由非球面度造成的光场“自干涉”的性质和变化规律以及对测量造成的影响。提出了采用遮光和调节光源位置方法来实行非球面相位恢复测量规划以降低测量的非球面度。在非球面测量规划和常规相位恢复算法的基础上,构建了专门的并行非球面相位恢复测量算法。为了提高方法的实用性,还研究了提高计算效率的等效波长近似算法。从实验角度出发对光源和衍射图像的定位问题进行了研究。并分析了定位误差对测量结果的影响,讨论了镜面遮光误差对测量的影响和控制方法。 5.为验证方法的有效性,进行了大量的实验研究。包括200mm和500mm口径的球面镜检测实验、250mm口径的球面镜亚像素测量实验以及对175mm口径的抛物面镜检测实验。实验全部在模拟在位条件下进行。分别对各个实验的测量现象和结果进行了分析。总体上,相位恢复测量结果与干涉测量一致,测量误差的大小与误差分析相吻合,测量精度能够满足数控加工的要求。实验表明环境对测量无明显影响,说明相位恢复测量能够适应在位测量环境条件。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP274.4

【引证文献】
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1 丁凌艳;非球面相位恢复检测技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
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1 廖洋;基于相位恢复的长焦距光学镜面面形在位检测技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
【参考文献】
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1 陆永贵;杨建东;;光学非球面先进制造关键技术的探讨[J];长春理工大学学报;2006年02期
2 潘君骅;谈谈光学检测的指导思想[J];光学与光电技术;2004年06期
3 徐荣伟,刘立人,刘宏展,张德江;大型干涉仪镜子的支承设计与温度变形分析[J];光学学报;2005年06期
4 陈小莲;陶春;张涛;;主反射镜的一种轻量化设计和加工[J];机械设计与制造;2007年02期
5 彭小强,戴一帆,李圣怡;磁流变抛光的材料去除数学模型[J];机械工程学报;2004年04期
6 王欣,潘君骅;2 .4m天文望远镜光学系统的设计及副镜检验的几种可能方案[J];云南天文台台刊;2002年02期
7 伍凡;;非球面零检验的Offner补偿器设计[J];应用光学;1993年03期
8 伍凡;非球面零检验的镜式补偿器设计[J];应用光学;1994年04期
9 褚耀泉;;LAMOST科学观测计划[J];中国科学技术大学学报;2007年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛建中;黄松清;葛丛;;关于三坐标测量策略的探讨[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年04期
2 支新军,艾勇;一种自由空间光通信光路的设计与分析[J];半导体光电;2003年03期
3 王庆有,朱晓华,王飞,齐龙,张致强;梳状体二值化数据采集方法的研究[J];半导体光电;2004年05期
4 李文煜,程湘爱,赵伊君;TDI-CCD的特性及改进方法分析[J];半导体光电;2005年05期
5 陈文涛;刘永贵;曹晓莉;;平列式线阵彩色CCD摄像机的色彩偏移与校正[J];半导体光电;2006年04期
6 彭秀华;陈红兵;李仁豪;唐遵烈;;4096×96元可见光TDI CCD成像系统的设计[J];半导体光电;2006年05期
7 祁琳;李凤苓;乔建社;;一种专用CCD摄像机的设计[J];半导体光电;2006年05期
8 甘新基;郭劲;付有余;王挺峰;程寿国;;大气场景模拟器中的湍流模拟方法[J];半导体光电;2006年06期
9 刘昌举;戴基智;龙再川;王勇;李应辉;;基于嵌入式Linux和S3C2410的远程CCD图像采集系统[J];半导体光电;2006年06期
10 黄美玲;张伯珩;边川平;李露瑶;;积分时间和级数分别可调的TDI CCD驱动器[J];半导体光电;2008年01期
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1 庞淼;;一种漫透射成像法激光强度时空分布测量装置[A];中国工程物理研究院科技年报/2011年版[C];2011年
2 王相京;陈结祥;张毅;涂碧海;赵欣;赵平建;;一种新型弯曲梁片的次镜支撑结构[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 杨红;王生云;张玫;郑雪;孙宇楠;;抛物面光学元件面形测量装置[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 周琼;罗威;袁圣付;;泛频HF化学激光器的光腔参数研究[A];第九届全国物理力学学术会议论文集[C];2009年
5 井亚舟;刘广荣;;EMBCCD时序信号电压转换电路的设计[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
6 马云;王宏义;董文娟;王卫华;陈曾平;;基于CCD传感器的空间目标探测可重构高速图像处理机设计[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
7 何平安;胡亚文;陶慧玲;宋燕新;;激光投线仪610自动检测系统[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年
8 唐宇;王洪;;光子晶体光纤的特性研究及其应用[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
9 宋婵;朱鹏;辛勤;;一种基于线阵CCD的光强分布测量电路设计[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
10 王丹;;全锆铌合金燃料组件下管座三坐标测量程序设计[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
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1 董杰;基于单目视觉的散焦测距算法的研究[D];中国海洋大学;2010年
2 孟凡文;面向光栅投影的点云预处理与曲面重构技术研究[D];南昌大学;2010年
3 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年
4 刘东;通用数字化高精度非球面干涉检测技术与系统研究[D];浙江大学;2010年
5 高贯斌;关节臂式坐标测量机自标定方法与误差补偿研究[D];浙江大学;2010年
6 卢科青;逆向工程中多传感器集成的自由曲面数字化测量及其数据预处理方法研究[D];浙江大学;2010年
7 张震;可见光CCD的激光致眩现象与机理研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 程文涛;关节式坐标测量机标定技术研究[D];合肥工业大学;2011年
9 胡毅;关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究[D];合肥工业大学;2011年
10 柴京富;集群磁流变效应研磨刷研抛工具加工机理研究[D];广东工业大学;2011年
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1 徐成功;智能CCD垂线坐标仪[D];山东科技大学;2010年
2 孙冰;轴承滚子外径非接触检测系统及算法的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
3 曹自然;大型板类零件孔形位尺寸检测系统[D];长春理工大学;2010年
4 谢斌;红外瞄具零位走动量测试系统研究[D];长春理工大学;2010年
5 于浩;CCD相机测量对比度的校正方法研究[D];长春理工大学;2010年
6 喻英粽;基于标记约束的三维曲面拼接方法研究[D];浙江理工大学;2010年
7 朱杰英;基于CCD的多通道毛细管电泳信号处理研究[D];大连理工大学;2010年
8 薛信庆;采用结构光方法实现动态目标的三维轮廓重构[D];大连理工大学;2010年
9 王同祥;高精度标准齿轮径向综合偏差测量仪的研究[D];大连理工大学;2010年
10 魏伟力;基于性能的复杂曲面零件面形再设计建模技术[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆永贵;杨建东;;光学非球面先进制造关键技术的探讨[J];长春理工大学学报;2006年02期
2 侯溪,伍凡,杨力,吴时彬,陈强;环形子孔径拼接算法的精度影响因素分析[J];光电工程;2005年03期
3 张均,董军,张艳,张蓉竹,蔡邦维;数字刀口检测技术[J];光电工程;2005年05期
4 周建康;沈为民;唐敏学;;CCD测量动态范围的扩展技术[J];光电工程;2006年10期
5 潘君骅;谈谈光学检测的指导思想[J];光学与光电技术;2004年06期
6 颜树华;利用二维杨-顾算法设计非对称结构衍射光学元件[J];光学技术;2004年06期
7 毛珩;王潇;赵达尊;;Application of phase-diverse phase retrieval to wavefront sensing in non-connected complicated pupil optics[J];Chinese Optics Letters;2007年07期
8 饶学军,凌宁,王成,姜文汉;哈特曼-夏克传感器在非球面加工中的应用[J];光学学报;2002年04期
9 张蓉竹,杨春林,石琦凯,许乔,蔡邦维;子孔径拼接干涉检测及其精度分析[J];光学学报;2003年10期
10 常军,李凤友,翁志成,张增宝,姜会林,丛小杰;用计算全息法检测大口径凸非球面的研究[J];光学学报;2003年10期
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1 张蓉竹;ICF系统光学元件高精度波前检测技术研究[D];四川大学;2003年
2 郑立功;离轴非球面CCOS加工过程关键技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
3 彭小强;确定性磁流变抛光的关键技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
4 陈善勇;非球面子孔径拼接干涉测量的几何方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 周旭升;大中型非球面计算机控制研抛工艺方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 焦长君;光学镜面离子束加工材料去除机理与基本工艺研究[D];国防科学技术大学;2008年
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1 刘亮;基于离轴型CGH的非球面检测技术研究[D];南京理工大学;2009年
【二级引证文献】
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1 满玉春;基于数字莫尔条纹的非球面检测技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
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1 叶璐;离轴非球面反射镜检测方法的研究[D];南京理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 伍凡;;温度对大型光学镜子质量的影响[J];光学工程;1986年04期
2 谌桂萍,杨力;计算机数控应力盘面形研究[J];光电工程;2000年03期
3 张峰,余景池,张学军,王权陡;磁流变抛光技术[J];光学精密工程;1999年05期
4 单宝忠,陈恩涛,卢锷,武克用;空间光仪光机热集成分析方法[J];光学精密工程;2001年04期
5 吴清文,卢锷,王家骐,牛晓明;主镜稳定温度场特性分析[J];光学精密工程;1996年06期
6 张峰,张学军,余景池,王权陡,郭培基;磁流变抛光数学模型的建立[J];光学技术;2000年02期
7 吴清文,卢泽生,卢锷,韩昌元,王家骐;空间遥感器中窗口的热光学特性研究[J];光学技术;2001年03期
8 余景池,张学军,孙侠菲,张忠玉,郑卫平,王权陡;计算机控制光学表面成型技术综述[J];光学技术;1998年03期
9 赵立新;空间相机光学窗口的热光学评价[J];光学学报;1998年10期
10 伍凡;;非球面零检验的Dall补偿器设计[J];应用光学;1993年02期
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1 朱勇建;潘卫清;;非球面面形测量技术[J];激光与光电子学进展;2010年01期
2 杨国桢,董碧珍,顾本源;图象相位恢复[J];量子电子学报;1992年01期
3 丁凌艳;吴宇列;李圣怡;;相位恢复测量长焦距镜面(英文)[J];光子学报;2010年08期
4 任要正,廖月明,陈懋圻;SPDT 法控制非轴对称光学镜面的加工[J];大连理工大学学报;1997年05期
5 K.J.GABRIEL,F.BEHI,R.MAHADEVAN,M.MEHREGANY,李明祥;集成多晶硅微机械的摩擦与磨损的在位测量[J];电子器件;1990年03期
6 陈章友,徐鹏根;近远场变换中的模糊相位恢复与远场重建[J];电子学报;1996年09期
7 杨国桢,汪力,董碧珍,顾本源,陈岩松,郑师海;关于光学系统中非么正变换下的振幅和相位恢复问题[J];量子电子学报;1987年01期
8 贺海靖,张虎,何志方;基于PMAC的在位误差补偿系统[J];航空精密制造技术;2005年02期
9 董碧珍;;光学非幺正变换系统中振幅—相位恢复问题的研究[J];光电子.激光;1997年S1期
10 徐芳,魏全忠,伍凡;用功率谱密度函数评价光学面形中频误差特性[J];光电工程;1999年S1期
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1 李徽;杨德华;;照相测量在柔性网面面形测量的应用[A];中国天文学会2011年学术年会手册[C];2011年
2 王浩;李莹;曾理江;冯之敬;;非球面镜顶点曲率半径测量方法[A];2002年中国光学学会年会论文集[C];2002年
3 陈逢军;尹韶辉;余剑武;王宇;朱勇建;;一种超精密非球面在位测量方法[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
4 张忠玉;张学军;牛海燕;;中小口径非球面元件加工技术的探讨[A];现代光学制造技术论文集[C];2002年
5 李岩;张以谟;井文才;周革;李朝辉;张红霞;;基于相移干涉轮廓仪的相位去包裹算法[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
6 任建锋;;非球面眼镜片设计[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
7 蓝天;李翠玲;;光纤显微镜前透镜自动装配的信号处理[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
8 谭峭峰;曾发;严瑛白;金国藩;;融合多个面上光强信息的混合迭代相位恢复算法[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(C 激光技术与应用专题)[C];2006年
9 殷琴芳;吴骏珠;;线条板的应用[A];'99十一省(市)光学学术会议论文集[C];1999年
10 万勇建;杨力;范斌;曾志革;;对称光学元件能动磨盘细磨加工技术[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
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1 卢庆儒;秉弃传统Petzval Sum值思路 开发超广角光机引擎[N];电子资讯时报;2006年
2 中国软件评测中心媒体测试部;反射投影实现短距大画面[N];中国计算机报;2008年
3 张千里;上下求索[N];中国摄影报;2008年
4 李隆 编译;七款广角定焦镜头[N];中国摄影报;2006年
5 左延鹊;明基投影机MP512ST上市[N];中国电子报;2008年
6 漆丽;爱国者V60 Plus尽显时尚魅力[N];中华工商时报;2005年
7 李铭远;神奇广角新享受[N];中国摄影报;2006年
8 记者 陈静见习记者 孙晶晶;临沧锗业有意增持整合上市[N];中国证券报;2008年
9 本报记者 屈明光 李倩;非球面光学技术 冰点下的新对峙[N];经济参考报;2002年
10 田京辉;巨大三星巨新感受[N];中国摄影报;2005年
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1 胡晓军;大型光学镜面相位恢复在位检测技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
2 丁凌艳;非球面相位恢复检测技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 孟祥锋;基于迭代相位恢复算法和相移干涉术的光学信息安全技术的研究[D];山东大学;2008年
4 闫利文;高精度大型轴类零件在位测量方法及关键技术研究[D];上海大学;2009年
5 焦国华;光电测量数据可视化理论及应用技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2008年
6 陈逢军;非球面超精密在位测量与误差补偿磨削及抛光技术研究[D];湖南大学;2010年
7 郭红卫;多孔径拼接技术实现360°面形测量[D];上海大学;2001年
8 周林;光学镜面离子束修形理论与工艺研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 黄智杰;卫星数字电视信道解调及信源解码的技术研究与芯片设计[D];浙江大学;2007年
10 位恒政;光学对称密码分析学的研究[D];天津大学;2008年
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1 彭扬林;大口径空间光学镜面检测关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 郭俊虎;相干光光强恢复相位的方法研究[D];华中科技大学;2011年
3 郭磊;卫星光通信中基于强度探测的自适应光学控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 刘元坤;基于结构光投影的光学面形测量方法研究[D];四川大学;2004年
5 梁坤;基于卷积可解阵列抽样的波前检测和衍射成像研究[D];山东师范大学;2011年
6 左言胜;光场的计算与相位恢复的方法研究[D];安徽大学;2007年
7 刘冰;基于精密球面磨床的球度在位测量方法研究[D];上海交通大学;2010年
8 陈霞;基于频率分辨光学门的超短光脉冲的完整测量技术[D];武汉理工大学;2006年
9 陈凯;高斯光束整形为平顶光束整形系统的研究与设计[D];北京工业大学;2011年
10 王泉枝;基于计算机视觉技术的图像识别与复原[D];天津大学;2011年
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