การเรียนรู้ความแม่นยำของกระจกขนาดใหญ่: เทคนิคสำหรับความละเอียดการถ่ายภาพที่สูงขึ้น

1. การเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการผลิต

• กระบวนการทดสอบการหมุนแบบไม่โหลดแบบแรงโน้มถ่วง: ในสภาพแวดล้อมการผลิตภาคพื้นดินแรงโน้มถ่วงจะส่งผลต่อรูปพื้นผิวของกระจกทรงกลมขนาดใหญ่ เพื่อให้ได้การผลิตรูปพื้นผิวที่ไม่มีแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์วิธีการทดสอบการหมุนที่มีความแม่นยำสูงซึ่งใช้การขนถ่ายแรงโน้มถ่วงสามารถสร้างขึ้นได้ ตัวอย่างเช่นการใช้วิธีการหมุนของ N-Step Equal-Interval:

  • ก่อนอื่นให้ความกระจ่างหลักการพื้นฐาน ในกรณีการผลิตที่เฉพาะเจาะจง (เช่น mirror uspheric ule ф1290มม.), มุมการหมุนอย่างเคร่งครัดและข้อผิดพลาดความผิดปกติ (ข้อผิดพลาดมุมจริง <0.1 °, ข้อผิดพลาดผิดปกติ <0.1mm)

  • ในระหว่างขั้นตอนความแม่นยำต่ำให้ใช้วิธีการหมุน 3 ขั้นตอนเพื่อประมวลผลผลการทดสอบการรวมความแม่นยำของพื้นผิวกระจกอย่างรวดเร็วเป็น0.029λ RMS

  • ที่อยู่การขยายตัวสะสมของข้อผิดพลาดแบบสมมาตรที่เกิดจากวิธีการหมุนผ่านการกำจัดเป้าหมายการรวมความแม่นยำของพื้นผิวเพิ่มเติมเป็น0.023λ RMS

  • ในที่สุดใช้วิธีการหมุน 6 ขั้นตอนเพื่อประมวลผลผลการทดสอบและแนะนำการผลิตออปติคัลเพื่อให้ได้ความแม่นยำของพื้นผิวสูง หลังจากลบข้อผิดพลาดการเสียรูปที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงความแม่นยำของรูปพื้นผิวถึง0.010λ RMS โดยประมาณรูปพื้นผิวที่ไม่มีแรงโน้มถ่วงของกระจกในวงโคจร

  • วิธีนี้ใช้กับมิเตอร์ชั้นเรียนและพื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น

• เทคนิคการบดและการขัดที่ดีที่สุด: การบดและการขัดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความแม่นยำของพื้นผิวกระจก ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมาเทคนิคสำหรับกระจกทรงกลมขนาดใหญ่ได้พัฒนาขึ้น:

  • การบดแบบดั้งเดิมจะถูกแทนที่ด้วยการบดซีเอ็นซีทำให้สามารถกำจัดวัสดุที่แม่นยำผ่านการควบคุมเครื่องมือและความดัน (เช่นพื้นผิวออปติคัลที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ - CCOs)

  • เทคนิคการขัดที่กำหนดเช่นการหาลำแสงไอออน (IBF) และการตกแต่งด้วยแม่เหล็ก (MRF) ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง:

    • IBF ใช้คานไอออนพลังงานสูงสำหรับการกำจัดวัสดุระดับนาโน

    • MRF ใช้ของเหลว magnetorheological เพื่อปรับปรุงความขรุขระของพื้นผิวและข้อผิดพลาดของตัวเลขที่ถูกต้อง

  • การรวมเทคนิคขั้นสูงเหล่านี้ช่วยเพิ่มความแม่นยำของพื้นผิวอย่างมีนัยสำคัญ

2. การปรับปรุงในมาตรวิทยาพื้นผิว

• อัลกอริทึมการตรวจจับที่มีความแม่นยำสูง: สำหรับการทดสอบส่วนประกอบออพติคอลขนาดใหญ่::

  • วิธี "การแบ่งส่วนสองครั้ง" อย่างมีประสิทธิภาพค้นหาจุดเลเซอร์ที่มีการแปรผันของความเข้มขนาดใหญ่

  • วิธี Centroid สีเทาให้การสกัดเซนทรอยด์ที่มีความเสถียร

  • การจำแนกตามคุณสมบัติระบุจุดสะท้อนแสงด้านหน้า

  • อัลกอริทึมเหล่านี้ปรับปรุงความแม่นยำของมาตรวิทยาให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้สำหรับการแก้ไขพื้นผิว

• วิธีการวัดขั้นสูง:

  • วิธีการสแกน pentaprism: วัดกระจกแบนขนาดใหญ่โดยการสแกน pentaprism และ autocollimator เพื่อตรวจจับความแตกต่างของมุมเอียง รูปพื้นผิวถูกแสดงว่าเป็นการผสมผสานเชิงเส้นของพหุนาม Zernike ซึ่งแก้ไขได้ผ่านการปรับกำลังสองน้อยที่สุด บรรลุความแม่นยำ 7.6nm RMS ตรวจสอบกับวิธีการ ritchey-common (ความแตกต่าง: 7.1nm rms สำหรับกระจก 1.5m)

  • วิธีการ ritchey-common:

    • ต้องใช้กระจกอ้างอิงทรงกลม วิเคราะห์ความผิดปกติและข้อผิดพลาดการเอียงผ่านการสร้างแบบจำลองทางแสง

    • การจำลองสำหรับกระจก 2M แสดง: ด้วยความเยือกเย็น <5% รูรับแสงและเอียง <1 °ภายใน 11 ° -30 °°มุม Ritchey, ข้อผิดพลาดในการกู้คืนพื้นผิวคือ ~ 10⁻³λ RMS

    • แอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริงได้รับ0.0238λ RMS และ0.1629λ PV สำหรับกระจก A φ2m (λ = 632.8nm)

3. การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้างสนับสนุน

• โครงสร้างการสนับสนุนที่ทนได้สูง: ที่อยู่การย่อยสลายที่เกิดจากความเครียด:

  • ตัวอย่าง: กระจกอวกาศที่มีความแม่นยำสูง 1.5 ม. (วัสดุ RB-SIC) พร้อมการออกแบบที่มีน้ำหนักเบาแบบเปิดด้านหลังแบบสามเหลี่ยมและการติดตั้งแบบโค้งสามจุด

  • ปรับให้เหมาะสมโดยใช้ซอฟต์แวร์ ISight เพื่อลดการเปลี่ยนแปลง RMS ภายใต้สถานการณ์ข้อผิดพลาดการประกอบ 9 ครั้ง (ข้อผิดพลาด 0.01mm)

  • ผลลัพธ์:

    • อัตราส่วนน้ำหนักเบา: 82.1% (มวล: 170.23kg)

    • แรงโน้มถ่วง 1G: <0.016λ RMS

    • 0.02 มม. การกระจัดบังคับ: 0.016λ rms

    • 20 ℃± 5 ℃: ΔRMS <0.002λ

    • ความถี่ธรรมชาติครั้งแรก: 101.3Hz

• การลดผลกระทบต่อแรงกระแทกของกาว:

  • แบบจำลองการหดตัวของการบ่มกาวโดยใช้ FEM ความร้อนโหลด วิเคราะห์ผลกระทบของปริมาตรกาวสถานที่การกระจายและพารามิเตอร์

  • การออกแบบที่ดีที่สุดสำหรับกระจกรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า:

    • แหวนกาวที่ยืดหยุ่นได้หกตัว

    • การกระจายที่ไม่สม่ำเสมอ

    • กาว: Ø10mm× 0.1mm ความหนา

    • ผลลัพธ์: pv = 53.26nm, rms = 10.98nm, ความเครียดสูงสุด = 0.04mpa

  • กรอบโทโพโลยีลดน้ำหนักลง 62.12% (7.93kg)

4. การลดผลกระทบการสั่นสะเทือนแบบไมโครสิ่งแวดล้อม
เมื่อเซ็นเซอร์ระยะไกลเพิ่มขึ้นในการออกแบบรูรับแสงและการออกแบบที่มีน้ำหนักเบาความแข็งของกระจกจะลดลงทำให้ตัวเลขพื้นผิวไวต่อการสั่นสะเทือนขนาดเล็ก (เช่นจากมอเตอร์สเต็ปเปอร์, ล้อปฏิกิริยา, แช่แข็ง)

• วิธีการวิเคราะห์การตอบสนองแบบไดนามิก:

  • รวมการซ้อนทับแบบโมดอลและพหุนามพหุนามเซิร์นค์

  • แสดงรูปร่างแต่ละโหมดเป็นการผสมผสานเชิงเส้นของพหุนาม Zernike

  • คำนวณข้อผิดพลาดพื้นผิวแบบไดนามิกโดยรวมผ่านการซ้อนทับแบบโมดอล

  • วิเคราะห์ความผิดปกติของแสงจากการสั่นสะเทือนขนาดเล็กผ่านค่าสัมประสิทธิ์ Zernike

• เปิดใช้งานการลดเป้าหมายของข้อผิดพลาดพื้นผิวที่เกิดจากการสั่นสะเทือนเพื่อปรับปรุงความละเอียดการถ่ายภาพ