1. Optimierung der Herstellungsprozesse
Rotationstestprozess für Schwerkraftabladung: In terrestrischen Fertigungsumgebungen beeinflusst die Schwerkraft die Oberflächenfigur von Aspheric Spiegel mit großer Afertur. Um die Herstellung von Oberflächenfiguren in der Größenordnung zu erreichen, kann ein hochpräzises Rotationstestmethode auf der Basis der Schwerkraftabladung festgelegt werden. Beispielsweise unter Verwendung der N-Schritt-Rotationsmethode mit gleichem Interval:
Erstens klären Sie seine Grundprinzipien. In einem spezifischen Fertigungsfall (z. B. A ф1290mm Ule Aspheric Spiegel), streng Kontrolldrehwinkel und Exzentrizitätsfehler (tatsächlicher Winkelfehler <0,1 °, Exzentrizitätsfehler <0,1 mm).
Verwenden Sie während der Phase mit niedriger Voraussetzung die 3-Stufen-Rotationsmethode, um die Testergebnisse zu verarbeiten, und konvergierende Spiegeloberflächen-Figurengenauigkeit auf 0,029 & lgr; RMS.
Besprechen Sie die kumulative Amplifikation symmetrischer Fehler, die durch die Rotationsmethode durch gezielte Entfernung verursacht werden und die Genauigkeit der Oberflächenabbildung auf 0,023 & lgr; rms weiter konvergierende konvergierende Konvertierungen verursacht.
Verwenden Sie schließlich die 6-Stufen-Rotationsmethode, um die Testergebnisse zu verarbeiten und die optische Herstellung zu leiten und eine hohe Oberflächengenauigkeit zu erreichen. Nach dem Entfernen von Schwerkraft-induziertem Deformationsfehler erreicht die Oberflächengenauigkeit 0,010 & lgr; RMS und approximiert die Oberflächenfigur des Spiegels in der Umlaufbahn.
Diese Methode gilt für Messklassen und größere Raumspiegel.
Optimierte Schleif- und Poliertechniken: Schleifen und Polieren sind entscheidend für die Genauigkeit der Spiegeloberfläche. In der vergangenen halben Jahrhundert haben sich Techniken für Ast-Aspheric Spiegel mit großer Aperturen entwickelt:
Das traditionelle Schleifen wird durch CNC -Schleifen ersetzt, wodurch eine präzise Materialentfernung über kontrolliertes Werkzeugweg und Druck (z. B. computergesteuerte optische Oberflächen - CCOs) ermöglicht wird.
Deterministische Poliertechniken wie Ion Beam Figuring (IBF) und Magnetorheological Finishing (MRF) werden weit verbreitet:
IBF verwendet energiereiche Ionenstrahlen für die Entfernung von Nanoskala.
MRF verwendet Magnetorheologische Flüssigkeit, um die Oberflächenrauheit zu verbessern und Figurenfehler zu korrigieren.
Die Kombination dieser fortschrittlichen Techniken verbessert die Genauigkeit der Oberflächenfiguren erheblich.
2. Verbesserungen in der Oberflächenmetrologie
Erkennungsalgorithmen mit hoher Präzision: Für optische Komponenten-Tests mit großer Aferturen:
Eine "Doppelsegmentierungs" -Methode lokalisiert Laserflecken effektiv mit großen Intensitätsvariationen.
Die graue Schwerpunktmethode bietet eine stabile Spot -Zentroid -Extraktion.
Feature-basierte Klassifizierung identifiziert Reflexionsflecken vor Ort.
Diese Algorithmen verbessern die Metrologiegenauigkeit und liefern zuverlässige Daten für die Oberflächenkorrektur.
Erweiterte Metrologiemethoden:
Scan -Pentaprismus -Methode: Misst große flache Spiegel durch Scannen eines Pentaprismus und eines Autocollimators, um den Neigungswinkelunterschiede zu erkennen. Die Oberflächenfigur wird als lineare Kombination von Zernike-Polynomen dargestellt, die über die Anpassung der kleinsten Quadrate gelöst werden. Erreicht 7,6nm RMS -Genauigkeit. Überprüft gegen die Ritchey-Common-Methode (Differenz: 7,1nm RMS für 1,5 m Spiegel).
Ritchey-Common-Methode:
Benötigt kugelförmige Referenzspiegel. Analysiert Exzentrizität und Neigungsfehler über optische Modellierung.
Simulationen für 2m-Spiegel zeigen: mit Exzentrizität <5% Apertur und Neigung <1 ° innerhalb von 11 ° -30 ° Ritchey-Winkelbereich beträgt der Oberflächenwiederherstellungsfehler ~ 10⁻³λ RMS.
Die praktische Anwendung erreichte 0,0238 & lgr; RMS und 0,1629λ PV für einen φ2m -Spiegel (λ = 632,8 nm).
3. Optimierung der Stützstruktur Design -Optimierung
Strukturen mit hoher Toleranzunterstützung: Spannungsbedingter Abbau angehen:
Beispiel: 1,5 m hoher Präzisionsraumspiegel (RB-SIC-Material) mit dreieckiger Back-Open-leichter Design und Dreipunktflexurhalterungen.
Optimiert mit Issight -Software, um die RMS -Änderung unter 9 Assemblierungsfehlerszenarien (0,01 mm Fehler) zu minimieren.
Ergebnisse:
Leichtgewichts -Verhältnis: 82,1% (Masse: 170,23 kg)
1 g Schwerkraft: <0,016 & lgr; rms
0,02 mm erzwungene Verschiebung: 0,016 λ RMS
20 ℃ ± 5 ℃: ΔRMS <0,002λ
Erste Eigenfrequenz: 101.3Hz
Minderung der Kleberwirkung:
Modelierter Kleberhärtungsschrumpfung mithilfe von Wärmeadelfem. Analysierte Effekte von Klebstoffvolumen, Ort, Verteilung und Parametern.
Optimiertes Design für rechteckige Spiegel:
Sechs Seitenmontage flexible Kleberringe
Ungleichmäßige nahezu ungleichmäßige Verteilung
Klebstoff: Ø10mm × 0,1 mm Dicke
Ergebnis: PV = 53,26 nm, RMS = 10,98 nm, maximaler Spannung = 0,04 mPa
Der topologisch optimierte Rahmen reduzierte das Gewicht um 62,12% (7,93 kg).
4. Reduzierung der Umwelt-Mikrovibrationseffekte
Wenn Raumfernbedienungssensoren an Blenden und leichtem Design zunehmen, nimmt die Spiegelsteifigkeit ab und macht die Oberflächenfiguren anfällig für Mikrovibrationen (z. B. von Schrittmotoren, Reaktionsrädern, Kryokoolern).
Dynamische Reaktionsanalysemethode:
Kombiniert modale Überlagerung und Zernike -Polynomanpassung.
Drückt jede Modusform als lineare Kombination von Zernike -Polynomen aus.
Berechnet den gesamten dynamischen Oberflächenfehler durch modale Überlagerung.
Analysiert optische Aberrationen von Mikrovibrationen über Zernike-Koeffizienten.
Ermöglicht eine gezielte Minderung der durch Vibrationen induzierten Oberflächenfehler, um die Bildgebungsauflösung zu verbessern.