大口径平面光学组件面形检测技术研究与应用

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1、西南科技大学工程硕士专业学位论文大口径平面光学组件面形检测技术研究与应用作者姓名李佳斌所在学院计算机科学与技术专业/领域计算机技术学校导师范勇教授校外导师程晓锋副研究员ClassifiedIndex:TCP391.413U.D.C:620.191SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchandApplicationofDetectionTechnologyforLargePlanarOpticalComponentSur

2、faceGrade:2012Candidate:LiJiabinAcademicDegreeAppliedfor:Master'sDegreeSpeciality:ComputerTechnologySupervisor:Prof.FanYongMay.25,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一

3、同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:4分叫、曰期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名:导师签名:曰期攻/,/西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要在惯性约束核聚变(ICF)系统中的大口径平面光学组件，具有需求量大、生产成本高、口径大、面形要求高等特

4、点。目前针对大口径平面光学组件面形检测的手段主要有干涉仪、瑞奇-康芒检测法以及子孔径拼接法等。由于这些方法中的设备往往较为庞大，完成大口径平面光学组件倾斜姿态面形检测的成本较高。角差法通过顺序测量相邻两点间的法线夹角进而积分计算组件面形，可以使测量设备极大简化，从而完成大口径平面光学组件倾斜姿态面形检测。本文针对基于角差法的大口径平面光学组件面形检测系统，通过算法分析与模拟仿真推导出系统测角误差容忍度并由此计算出激光光斑质心定位精度要求，进而设计完成满足工程要求的激光光斑质心定位算法，最后对系统中的软件系统进行

5、了设计与实现。本文主要工作如下：1、分析了角差法面形重构原理，推导出系统的测角误差容忍度，并计算出激光光斑质心定位精度要求。通过分析角差法面形重构原理，得出了角差法中测角误差传递特征；通过对测角误差传递过程的模拟仿真推导出测量432mm×432mm口径组件精度达到λ/3(λ=632nm)需使测角误差0.06″，根据测角原理与系统参数计算得光斑质心定位精度要求为0.2像素。2、设计并实现了一套激光光斑质心定位算法。该算法在传统灰度重心法的基础之上，对图像分割和误差处理进行改进。通过卷积使得分割出的光斑区域圆形

6、度优于传统方法，通过3误差处理模型提升质心稳定性。实验表明该算法的质心定位精度优于0.1像素。3、设计并实现了一套大口径平面光学组件面形检测系统软件。该软件采用多进程架构满足系统的多事务和高容灾要求。实验表明该系统可以有效地完成大口径平面光学组件倾斜姿态面形检测，在400mm×400mm测量口径下，其测量精度可达λ/3(λ=632nm)，重复精度可达λ/10(λ=632nm)。关键词：大口径平面光学组件面形检测角差法光斑质心定位西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractLargePlaneopti

7、calcomponentsintheInertialconfinementfusionsystemaredemandedwithalargenμmber,theyarealsoexpensiveandwithahighprecisionofthesurfacemorphology.Atpresent,allofthelargeapertureinterferometer、Ricky-Commonerdetectionandsub-aperturestitchingmethodcandetectthesurfac

8、emorphology.Asthelargesizeofdevicesusedinthosemethod,it’shardforthemtodetectthecomponentsindeclining.TheAngleDifferenceLaw(ADL)isaneffectivewayforsuchapplicationsasthemorphologydetectedbytheangl