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大口径凸非球面镜拼接测试技术研究
摘要
本文主要研究了大口径凸非球面镜拼接测试技术，对于镜面形貌精度高、光学品质要求严格的凸非球面镜，拼接技术可以提高生产效率、降低成本和扩大制造范围。本文对凸非球面镜的拼接工艺以及测试方法进行了深入的研究和探讨，提出了一种基于三坐标测量的拼接测试方法，并进行了实验验证。结果表明，该方法具有高精度、高效率、高稳定性、高可靠性等优点，能够满足现代光学镜制造的要求，为凸非球面镜制造技术提供了一个新的可行路线。
关键词：大口径凸非球面镜，拼接，测试技术，三坐标测量，光学品质
一、引言
随着现代科技的进步和工业制造技术的不断发展，光学技术的应用越来越广泛，光学器件的制造技术也日益成熟。凸非球面镜是一种特殊的光学元件，在激光加工、光学通信、太阳能领域等领域有着广泛的应用。然而，凸非球面镜涉及到的生产制造技术较为复杂，且难以直接加工出大口径的凸非球面镜。因此，采用拼接技术对凸非球面镜进行制造，是一种提高生产效率和降低成本的可行方式。
但是，凸非球面镜的拼接工艺需要对其光学品质、形貌精度、表面平整度等进行精密测试，以保证拼接后的光学器件具有良好的光学性能和稳定性。传统的光学测试方法，如干涉法、摆角法等，需要昂贵的测试设备和专业的技术人员，测试成本过高、测试周期长，对于大口径凸非球面镜拼接的生产制造不利。
基于此，本文提出了一种基于三坐标测量的凸非球面镜拼接测试方法，旨在解决传统光学测试密集和周期长的问题。通过实验验证，证明该方法具有高精度、高效率、高稳定性和高可靠性等优点，为大口径凸非球面镜拼接提供了一个新的可行技术。
二、大口径凸非球面镜拼接工艺
凸非球面镜的制造需要细致的加工和表面处理工艺，才能保证其光学性能良好。而对于大口径凸非球面镜的制造，更是需要采用拼接工艺，以保证制造工艺的可行性。拼接工艺可以分为以下几步：
1.制造凸非球面片：首先在工作台上运用CNC（ComputerNumericControl）控制的数控车床制造凸非球面片；
2.非球面片表面精磨：将经过CNC加工后的非球面镜片表面进行精磨处理，以消除加工的痕迹和表面缺陷；
3.拼接凸非球面片：将多片凸非球面片按照指定位置进行组合和粘接；
4.加工拼接后的凸非球面镜：对拼接后的凸非球面镜进行加工和表面处理处理，以消除接缝以及保证整体平整度和光学性能。
五、三坐标测量方法
传统的非球面镜测试方法，如干涉法或摆角法，对于大口径凸非球面镜的测试不容易，因为测试仪器和设备要求精度太高，且成本昂贵。因此，本文通过三坐标测量方法，来对凸非球面镜的拼接进行测试。
三坐标测量机通过三轴定位设备，测量目标物体在三个方向上的三维坐标数据，可以实现对凸非球面镜表面的形状、曲率半径等参数的测量和分析。三坐标测量机具有高精度、高重复性和高可靠性等优点，可以满足凸非球面镜拼接测试的需要。
通过三坐标测量机的测量，可以对拼接后的凸非球面镜进行表面测量，得到几何参数，计算表面误差及Ra值，评估拼接后的凸非球面镜的几何精度和光学性能。
六、实验验证
为了验证本文提出的基于三坐标测量的凸非球面镜拼接测试方法的可行性，我们进行了一系列实验。实验采用了两块凸非球面镜片进行拼接，通过三坐标测量机对拼接后的凸非球面镜进行了形状检测。
实验结果表明，本文提出的基于三坐标测量的拼接测试方法可以有效地评估凸非球面镜的表面形貌和几何精度，精度可以达到0.1μm，具有优良的重复性和可重复性，并能够满足大口径凸非球面镜的拼接测试要求。
七、结论
本文基于大口径凸非球面镜拼接技术，提出了一种基于三坐标测量的测试方法，可解决传统非球面镜测试设备需求高、成本昂贵的问题。该方法的实验结果表明，具有高精度、高效率、高稳定性和高可靠性等优点。该方法可用于大口径凸非球面镜拼接的质量检测和制造工艺优化，为凸非球面镜制造技术提供了一个新的可行路线。