[发明专利]大口径复杂曲面光学参数精确测试和标定装置及方法

摘要

本发明公开了大口径复杂曲面光学参数精确测试和标定装置，该装置针对待测复杂曲面进行测试和标定；该装置采用测试标定模块获取激光干涉仪检测得到的复杂曲面的面形，并发出控制信号给激光干涉仪、补偿元件以及待测复杂曲面的调整机构，控制调整机构对三者的相对位置和相对角度的调整，使得复杂曲面的面形的均方根误差最小且离焦量为零；采用变换矩阵标定机构，标定激光跟踪仪在转站过程中的坐标变换矩阵；基于坐标变换矩阵，将面形数据进行坐标变换到同一坐标系中；对同一坐标系中的所有面形数据进行建模分析并计算，然后对待测复杂曲面的光学检验补偿器设计结果并进一步优化，优化结果即为基于反射镜实测参数的最优光学检验补偿器设计结果。

主权项

大口径复杂曲面光学参数精确测试和标定装置，该装置针对待测复杂曲面(5)进行测试和标定；其特征在于，包括：激光跟踪仪、激光干涉仪(3)、补偿元件(4)、变换矩阵标定机构以及测试标定模块；补偿元件(4)和待测复杂曲面(5)顺次安放在所述激光干涉仪(3)的出射光路上；该装置所针对的待测复杂曲面(5)由反射面以及包围在反射面四周的基准面组成；所述变换矩阵标定机构包括M个位置预先设定的球座和位于球座上的靶标球；其中任意三个靶标球不共线；所述激光跟踪仪依次设置于在待测复杂曲面(5)的反射面两侧选取的N个位置上，分别测试获得待测复杂曲面(5)的反射面和所有基准面的面形数据，并同时测试获得M个靶标球的位置坐标；所述测试标定模块获取激光干涉仪(3)检测得到的复杂曲面的面形，并发出控制信号给激光干涉仪(3)、补偿元件(4)以及待测复杂曲面(5)的调整机构，控制调整机构实现对三者的相对位置和相对角度的调整，使得激光干涉仪(3)检测得到的复杂曲面的面形的均方根误差最小且离焦量为零；所述测试标定模块同时获取激光跟踪仪在N个位置上测试获得的待测复杂曲面(5)的反射面和所有基准面的面形数据以及M个靶标球的位置坐标，基于M个靶标球的位置坐标建立激光跟踪仪在N个位置转站过程中的坐标变换矩阵；基于所述坐标变换矩阵，将N个位置获得的面形数据进行坐标变换到同一坐标系中；对同一坐标系中的所有面形数据进行建模分析并计算，得到补偿元件(4)与待测复杂曲面(5)中心的间隔L、待测复杂曲面(5)的离轴量d及偏心量Δ；将间隔L代入待测复杂曲面(5)的光学检验补偿器设计结果并进一步优化，得到待测复杂曲面(5)的顶点曲率半径R；将顶点曲率半径R、离轴量d及偏心量Δ代入光学检验补偿器设计结果中并进一步优化，优化结果即为基于反射镜实测参数的最优光学检验补偿器设计结果。