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

空间同轴三反相机φ520 mm次镜的加工与检测

孟晓辉,  王永刚,  马仙梅,  李文卿,  李昂,  张继友

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2017 >  46(8): 818002-0818002(8)
孟晓辉, 王永刚, 马仙梅, 李文卿, 李昂, 张继友. 空间同轴三反相机φ520 mm次镜的加工与检测[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 818002-0818002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0818002
引用本文: 孟晓辉, 王永刚, 马仙梅, 李文卿, 李昂, 张继友. 空间同轴三反相机φ520 mm次镜的加工与检测[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(8): 818002-0818002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0818002
shu
Meng Xiaohui, Wang Yonggang, Ma Xianmei, Li Wenqing, Li Ang, Zhang Jiyou. Fabrication and test for φ520 mm secondary mirror of on-axis three mirror space camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 818002-0818002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0818002
Citation: Meng Xiaohui, Wang Yonggang, Ma Xianmei, Li Wenqing, Li Ang, Zhang Jiyou. Fabrication and test for φ520 mm secondary mirror of on-axis three mirror space camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(8): 818002-0818002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0818002
shu

空间同轴三反相机φ520 mm次镜的加工与检测

doi: 10.3788/IRLA201746.0818002
  • 1.

    北京空间机电研究所,北京 100094

基金项目: 

国家科技重大专项（2011ZX04004-061）

详细信息
    作者简介:

    孟晓辉(1985-),男,高级工程师,硕士,主要从事光学超精密加工及检测方面的研究。Email:mrmeng_508@163.com

  • 中图分类号: TH706

Fabrication and test for φ520 mm secondary mirror of on-axis three mirror space camera

  • 1.

    Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity,Beijing 100094,China

  • 摘要: 为了满足空间同轴三反相机对大口径凸非球面高精度的面形质量和精确的几何参数控制要求，提出以计算机控制确定性研抛工艺为核心的多工序组合加工及检测技术。在加工阶段，首先利用超声振动磨削技术对非球面进行面形铣磨，其次应用机器人对非球面面形进行快速研磨和粗抛，最后采用离子束修形技术实现非球面的高精度加工；在检测阶段，首先利用三坐标测量机对铣磨和研磨过程中非球面的面形及几何参数进行控制，进入干涉仪测量范围后，再采用Hindle球法对非球面光学参数进行干涉检测。结合工程实例，对一口径520 mm的凸双曲面次镜进行了加工及检测，其面形精度RMS为0.015（=632.8 nm），几何参数控制精度△R误差为0.1 mm、△K优于0.1%，满足光学设计技术指标要求。
    Abstract: In order to satisfy the requirements of high-precision surface figure error quality and geometry parameters controlling in the on-axis three mirror space camera of large-aperture convex aspheric, multiply process combination and test technique based on the foundation of deterministic lapping and polishing were proposed. In the process stage, ultrasonic milling was firstly introduced to form the aspherical surface form, then robot lapping and polishing were used to rapidly grind and polish, at last, ion beam figuring was used to finish the aspheric fabrication. In the test stage, the geometry parameters and surface figure error of aspheric were firstly controlled by using the coordinate measuring machine(CMM) and then tested by using Hindle sphere testing after the aspheric surface accuracy in interferometric test range. An example for fabricating and testing a convex hyperbolic secondary mirror with diameter of 520 mm was given, the surface figure error of mirror was 0.015(=632.8 nm), the geometry parameters control accuracy of R and R are 0.1 mm and 0.1%, respectively, all the fabrication results of aspheric satisfy the specifications requirements of the optical design.
  • [1] Yuan Julong, Wu Zhe, Lv Binghai, et al. Review on ultra-precision polishing technology of aspheric surface[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2012, 48(23):167-177. (in Chinese)袁巨龙, 吴喆, 吕冰海, 等. 非球面超精密抛光技术研究现状[J]. 机械工程学报, 2012, 48(23):167-177.
    [2] Song Qiang, Yang Baoxi, Yuan Qiao, et al. Study on large convex aspherica lens testing[J]. Chinese Journal of Lasers, 2014, 41(4):0408003. (in Chinese)宋强, 杨宝喜, 袁乔, 等. 大口径凸非球面面形检测方法研究[J]. 中国激光, 2014, 41(4):0408003.
    [3] Smith W S, Jones G W. Comparison of metrology methods for large astronomical secondary mirrors[C]//SPIE, 1994, 2263:243-252.
    [4] Liu Zhaojun, Zhou Feng, Hu Bin, et al. Study on coaxis three-mirror-anastigmat space camera with long focal length[J]. Spacecraft Recovery Remote Sensing, 2011, 32(6):46-52. (in Chinese)刘兆军, 周峰, 胡斌, 等. 长焦距同轴三反空间相机光学系统研究[J]. 航天返回与遥感, 2011, 32(6):46-52.
    [5] Andreas Kelma, Rainer Boerreta, Stefan Sinzinger. Modeling of the polishing process for aspheric optics[C]//SPIE, 2008, 7102:71020H.
    [6] Li Yun, Xing Tingwen, Xu Jiajun, et al. Dwell time algorithm for the 3-axis ion beam figuring system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(5):1300-1305. (in Chinese)李云, 邢廷文, 许嘉俊, 等. 三轴离子束抛光系统驻留时间算法[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(5):1300-1305.
    [7] Li Yun, Duan Guping, Xing Tingwen. Smoothly extending algorithm for the surface error of optics[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(2):408-412. (in Chinese)李云, 段沽坪, 邢廷文. 光学元件面形误差的光滑延展算法[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(2):408-412.
    [8] Zhou L, Dai Y, Xie X, et al. Model and method to determine dwell time in ion beam figuring[J]. Nanotechnology and Precision Engineering, 2007, 5(2):108-112.
    [9] Shi Tu, Yang Yongying, Zhang Lei, et al. Surface testing methods of aspheric optical elements[J]. Chinese Optics, 2014, 7(1):26-46. (in Chinese)师途, 杨甬英, 张磊, 等. 非球面光学元件的面形检测技术[J]. 中国光学, 2014, 7(1):26-46.
    [10] Lu Wenchuan, Zhang Jinping, Wang Xiaokun, et al. Shack-Hartmann wavefront sensor nonnull testing off-axis aspheric surface on axis[J]. Optical Technique, 2012, 38(4):410-414. (in Chinese)卢文川, 张金平, 王孝坤, 等. Shack-Hartmann波前传感器非零位在轴检测离轴非球面反射镜[J]. 光学技术, 2012, 38(4):410-414.
  • [1] 高博, 范斌, 王佳, 吴湘, 辛强.  光学元件磁流变加工不确定度误差工艺方法 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20230595-1-20230595-10. doi: 10.3788/IRLA20230595
    [2] 彭纪有, 郭兵, 王士辉, 聂华海, 孟变变, 赵清亮, 赵欢.  机器人轮带磨削的重力补偿设计及加工工艺 (特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20230471-1-20230471-12. doi: 10.3788/IRLA20230471
    [3] 赵思旻, 顾乃庭, 黄林海, 肖亚维, 张兰强, 程云涛, 杜宗政.  太阳望远镜低时空频率波前像差校正技术 . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20220887-1-20220887-12. doi: 10.3788/IRLA20220887
    [4] 于秋跃, 郭文, 王经华, 栗孟娟, 吕天斌, 于长锁, 李依伦, 赵子跃.  光学反射镜CCOS研磨阶段边缘效应控制技术 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220711-1-20220711-7. doi: 10.3788/IRLA20220711
    [5] 武永见, 杨大伟, 孙欣, 刘涌, 胡永力.  空间光学遥感器精密次镜调整机构设计及试验 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220635-1-20220635-7. doi: 10.3788/IRLA20220635
    [6] 王国燕, 许瑞, 于秋跃, 王永刚, 孟晓辉.  大口径硅基空间红外透镜的高精度加工与检测（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20220427-1-20220427-9. doi: 10.3788/IRLA20220427
    [7] 于秋跃, 周小华, 王国燕, 乔国宝, 吕天斌, 张兆健, 王经华, 邵建业, 程云涛.  充气平衡法减小超轻反射镜加工中的网格效应（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20220389-1-20220389-6. doi: 10.3788/IRLA20220389
    [8] 白金林, 姜玉刚, 王利栓, 李子杨, 何家欢, 刘华松, 苏建忠.  超低面形宽带高反射薄膜设计及制备技术研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200413-1-20200413-6. doi: 10.3788/IRLA20200413
    [9] 刘奉昌, 李威, 赵伟国, 王克军, 赵海波, 林冠宇.  临近空间望远镜次镜优化设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200178-1-20200178-10. doi: 10.3788/IRLA20200178
    [10] 杜玉红, 王鹏, 史屹君, 王璐瑶, 赵地.  环境特征自适应激光雷达数据分割方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 830001-0830001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0830001
    [11] 黄勇, 孙文磊, 陈影.  激光熔覆再制造复杂轴类零件的轨迹规划 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506005-0506005(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0506005
    [12] 李俊麟, 张黎明, 司孝龙, 黄文薪, 杜志强, 徐伟伟, 王戟翔, 许永平, 杨宝云, 朱雪梅, 汪少林, 马文佳, 杨春燕, 李阳.  光学遥感卫星杂散光扫描测试系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 913001-0913001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0913001
    [13] 张鑫, 罗霄, 闫力松, 张峰, 张学军.  三角机加工大口径离轴抛物面技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 819001-0819001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0819001
    [14] 杜亮, 张铁, 戴孝亮.  激光跟踪仪测量距离误差的机器人运动学参数补偿 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2351-2357.
    [15] 李睿, 赵阳.  机器人热影响模型分析及动态精度补偿 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2382-2388.
    [16] 许艳军, 赵宇宸, 沙巍, 齐光.  大尺寸SIC空间反射镜离子束加工热效应分析与抑制 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2556-2561.
    [17] 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.
    [18] 陈智利, 刘卫国.  不同离子束参数诱导单晶硅纳米微结构与光学性能 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2490-2495.
    [19] 张丽敏, 吕天宇, 杨飞.  1.5m口径垂直状态短筒长焦距平行光管次镜支撑系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3283-3288.
    [20] 李云, 段沽坪, 邢廷文.  光学元件面形误差的光滑延展算法 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 408-412.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  465
  • HTML全文浏览量:  83
  • PDF下载量:  115
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-07
  • 修回日期:  2017-01-11
  • 刊出日期:  2017-08-25

空间同轴三反相机φ520 mm次镜的加工与检测

doi: 10.3788/IRLA201746.0818002
  • 1. 北京空间机电研究所,北京 100094
    • 作者简介:

    孟晓辉(1985-),男,高级工程师,硕士,主要从事光学超精密加工及检测方面的研究。Email:mrmeng_508@163.com

  • 收稿日期: 2016-12-07
  • 修回日期: 2017-01-11
  • 刊出日期: 2017-08-25
基金项目:

国家科技重大专项（2011ZX04004-061）

  • 中图分类号: TH706

摘要: 为了满足空间同轴三反相机对大口径凸非球面高精度的面形质量和精确的几何参数控制要求，提出以计算机控制确定性研抛工艺为核心的多工序组合加工及检测技术。在加工阶段，首先利用超声振动磨削技术对非球面进行面形铣磨，其次应用机器人对非球面面形进行快速研磨和粗抛，最后采用离子束修形技术实现非球面的高精度加工；在检测阶段，首先利用三坐标测量机对铣磨和研磨过程中非球面的面形及几何参数进行控制，进入干涉仪测量范围后，再采用Hindle球法对非球面光学参数进行干涉检测。结合工程实例，对一口径520 mm的凸双曲面次镜进行了加工及检测，其面形精度RMS为0.015（=632.8 nm），几何参数控制精度△R误差为0.1 mm、△K优于0.1%，满足光学设计技术指标要求。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (10)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计