基于曲面拟合的离轴非球面镜顶点半径计算方法

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于曲面拟合的离轴非球面镜顶点半径计算方法

郭玲玲, 任建岳, 张星祥, 张立国, 赵其昌, 吴泽鹏

文章导航 > 红外与激光工程 > 2014 > 43(8): 2694-2698

郭玲玲, 任建岳, 张星祥, 张立国, 赵其昌, 吴泽鹏. 基于曲面拟合的离轴非球面镜顶点半径计算方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2694-2698.

引用本文:

郭玲玲, 任建岳, 张星祥, 张立国, 赵其昌, 吴泽鹏. 基于曲面拟合的离轴非球面镜顶点半径计算方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2694-2698.

Guo Lingling, Ren Jianyue, Zhang Xingxiang, Zhang Liguo, Zhao Qichang, Wu Zepeng. Method to determine vertex radius of off-axis aspheric mirror based on surface fitting[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2694-2698.

Citation:

Guo Lingling, Ren Jianyue, Zhang Xingxiang, Zhang Liguo, Zhao Qichang, Wu Zepeng. Method to determine vertex radius of off-axis aspheric mirror based on surface fitting[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2694-2698.

基于曲面拟合的离轴非球面镜顶点半径计算方法

1.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;
2.
上海卫星工程研究所,上海 200240

基金项目:

国家高技术研究发展计划（863-2-5-1-13B）;吉林省科技发展计划（201000526）

作者简介:
郭玲玲（1988- ），女，硕士生，主要从事空间光学相机测量数据处理及图像处理方面的研究。Email：guolingl@mail.ustc.edu.cn

中图分类号: O439;TH171.65

Method to determine vertex radius of off-axis aspheric mirror based on surface fitting

1.
Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;
2.
Shanghai Institute of Satellite Engineering,Shanghai 200240,China

摘要: 为了解决大口径、离轴非球面顶点半径等参数测量不准的问题，提出了一种基于曲面拟合的非球面参数计算方法。建立了测量坐标系下的非球面准确方程，给出了非线性最小二乘拟合的迭代算法。同时提出了采用补偿器端面数据拟合得到光轴指向，通过测量坐标系下的光轴指向给出合适的拟合初值。对实测数据的实验表明，拟合优度的确定系数接近1，均方根误差约为0.002 6 mm，计算结果的顶点半径偏离设计值0.018 8%。该方法可用于非球面检测阶段的参数计算分析，尤其是计算高精度的顶点半径值，为系统光机装调提供有效的数据支持。
- 光学检测 /
- 非球面检测 /
- 顶点半径 /
- 曲面拟合
Abstract: In order to obtain an accurate vertex radius of large-diameter, off-axis aspheric mirrors, a method to determine the geometric parameters of aspheric optical surface based on surface fitting was presented. The accurate aspheric equation under the measuring coordinate system was constructed and an iterative nonlinear least-squares fitting algorithm was given here. Besides, the end surface of the compensator was used to derive the direction of optical axis and then to give appropriate initial values of the surface fitting. The experiments on measured data show that R-square is close to 1 while the root mean square error(RMSE) is about 0.002 6 mm. At the same time, the deviation of the calculated result from the designed value is just 0.018 8% for vertex radius. The method can be utilized to measure and analyze the geometric parameters of aspheric surface-vertex radius for example. It can provide valid data support for the following optical-mechanical assembly.
- optical testing /
- aspheric measurement /
- vertex radius /
- surface fitting

[1]
[2]	Xue Qingsheng. Design of wide field of view off-axis three-mirror system for hyperspectral imager[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(4): 942-946. (in Chinese)
[3]
[4]	Guo Jiang, Sun Jiming, Shao Mingdong, et al. Calculation of focal length for off-axis TMA aerospace mapping camera [J]. Optics and Precision Engineering, 2012, 20(8): 1754-1758. (in Chinese)
[5]
[6]	Yan Peipei, Fan Xuewu. New design of an off-axis reflective zoom optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(6): 1581-1586. (in Chinese)
[7]	Rahman M S, Saleh T, Lim H S, et al. Development of an on-machine profile measurement system in ELID grinding for machining aspheric surface with software compensation [J]. International Journal of Machine Tools Manufacture, 2008, 48: 887-895.
[8]
[9]	Li Jie, Wu Fan, Wu Shibin, et al. Determination of measurement point distribution for contact measurement of large aspheric mirror surface[J]. Optics and Precision Engineering, 2012, 20(4): 727-732. (in Chinese)
[10]
[11]	Xiao M, Jujo S, Takahashi S, et al. Nanometer profile measurement of large aspheric optical surface by scanning deflectometry with rotatable devices: Uncertainty propagation analysis and experiments[J]. Precision Engineering, 2012, 36: 91-96.
[12]
[13]
[14]	Wu Gaofeng, Chen Qiang, Hou Xi, et al. Interferometric testing of vertex radius and conic constant of a conic surface [J]. Acta Optica Sinica, 2009, 29(10): 2804-2807. (in Chinese)
[15]	Hu Chunhui, Yan Changxiang. Optical-mechanical assembly based on Gaussian optical homogeneous coordinate transformation[J]. Optics and Precision Engineering, 2012, 20(11): 2353-2359. (in Chinese)
[16]
[17]	Zhang Jinping, Zhang Xuejun, Zhang Zhongyu, et al. Test of rotationally symmetric aspheric surface using Shack-Hartmann wavefront sensor[J]. Optics and Precision Engineering, 2012, 20(3): 492-498. (in Chinese)
[18]
[19]	Wyan T J C. Computerized interferometric surface measurements [J]. Applied Optics, 2013, 52(1): 1-8.
[20]
[21]	Guo Chunfeng, Su Xianyu, Chen Wenjing, et al. Three-dimensional shape measurement of large-aperture aspheric mirrors by off-axis null Ronchi test[J]. Applied Optics, 2012, 51(9): 1276-1282.

[1]	张俊, 宫雪非. 大口径长焦距光学检测系统强制对流方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220204-1-20220204-8. doi: 10.3788/IRLA20220204
[2]	王孝坤, 戚二辉, 胡海翔, 苏航, 李凌众, 王晶, 罗霄, 张学军. 超大口径平面反射镜的光学检测（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210953-1-20210953-7. doi: 10.3788/IRLA20210953
[3]	沈正祥, 王旭, 余俊. 基于离散化路径与拼接的高精度光学检测方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20210144-1-20210144-10. doi: 10.3788/IRLA20210144
[4]	苏航, 王孝坤, 程强, 李凌众, 王晶, 李雯研, 吴琼, 唐瓦, 罗霄, 张学军. 子孔径拼接和计算全息混合补偿检测大口径凸非球面(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20220576-1-20220576-9. doi: 10.3788/IRLA20220576
[5]	张誉馨, 黎发志, 闫力松, 严冬, 王超凡, 张宇鹤, 张斌智, 张鑫, 蔡铭宣, 何俊超, 王孝坤. 结合CGH与辅助透镜的长焦距非球面反射镜检测（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20220384-1-20220384-6. doi: 10.3788/IRLA20220384
[6]	王晶, 王孝坤, 胡海翔, 李凌众, 苏航. 夏克哈特曼扫描拼接检测平面镜(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210527-1-20210527-7. doi: 10.3788/IRLA20210527
[7]	闫力松, 张斌智, 王孝坤, 黎发志. 平面镜子孔径加权拼接检测算法(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210520-1-20210520-6. doi: 10.3788/IRLA20210520
[8]	相超, 王道档, 窦进超, 孔明, 刘璐, 许新科. 光学偏折子孔径拼接面形检测技术 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210105-1-20210105-7. doi: 10.3788/IRLA20210105
[9]	王聪, 陈佳夷, 栗孟娟, 王海超, 李斌. 基于干涉测量的Ф1.3 m非球面反射镜定心 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0113001-0113001(6). doi: 10.3788/IRLA202049.0113001
[10]	刘志青, 李鹏程, 郭海涛, 张保明, 丁磊, 赵传, 张旭光. 融合强阈值三角网与总体最小二乘曲面拟合滤波 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 406003-0406003(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0406003
[11]	闫公敬, 张宪忠. 子孔径拼接检测凸球面技术研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 517002-0517002(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0517002
[12]	王孝坤. 非零位补偿检验非球面技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2702-2709.
[13]	戚二辉, 罗霄, 李明, 郑立功, 张学军. 五棱镜扫描技术检测大口径平面镜的误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 639-646.
[14]	赵曦晶, 刘光斌, 汪立新, 何志昆, 赵晗. 光纤陀螺温度漂移自适应网络模糊推理补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 790-794.
[15]	王孝坤. 异形口径离轴非球面光学加工与测试技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2959-2963.
[16]	闫公敬, 张宪忠, 李柱. 子孔径拼接检测光学平面反射镜技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2180-2184.
[17]	闫力松, 王孝坤, 罗霄, 郑立功, 张学军. 采用三角剖分算法的子孔径拼接检测技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1793-1797.
[18]	王孝坤. 大口径凸非球面反射镜子孔径拼接检测 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 716-722.
[19]	王宁, 贾辛, 邢廷文. 子孔径拼接检测浅度非球面 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2525-2530.
[20]	郭玲玲, 张星祥, 张立国, 任建岳. 离轴非球面镜检测中坐标系偏差对参数拟合的影响 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2800-2804.

WeChat

点击查看大图

计量

文章访问数: 227
HTML全文浏览量: 21
PDF下载量: 168
被引次数: 0

基于曲面拟合的离轴非球面镜顶点半径计算方法

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;

2. 上海卫星工程研究所,上海 200240

作者简介:
郭玲玲（1988- ），女，硕士生，主要从事空间光学相机测量数据处理及图像处理方面的研究。Email：guolingl@mail.ustc.edu.cn

收稿日期: 2013-12-05
修回日期: 2014-01-03
刊出日期: 2014-08-25

基金项目:

国家高技术研究发展计划（863-2-5-1-13B）;吉林省科技发展计划（201000526）

中图分类号: O439;TH171.65

关键词:

摘要: 为了解决大口径、离轴非球面顶点半径等参数测量不准的问题，提出了一种基于曲面拟合的非球面参数计算方法。建立了测量坐标系下的非球面准确方程，给出了非线性最小二乘拟合的迭代算法。同时提出了采用补偿器端面数据拟合得到光轴指向，通过测量坐标系下的光轴指向给出合适的拟合初值。对实测数据的实验表明，拟合优度的确定系数接近1，均方根误差约为0.002 6 mm，计算结果的顶点半径偏离设计值0.018 8%。该方法可用于非球面检测阶段的参数计算分析，尤其是计算高精度的顶点半径值，为系统光机装调提供有效的数据支持。

English Abstract

全文HTML

参考文献 (21)

/

下载: 全尺寸图片幻灯片

分享

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

返回