Produtos

Universidade de Tsinghua: un novo método para a avaliación de erros de forma de superficie local e de calidade dos elementos ópticos

O desenvolvemento do sistema de imaxe óptica de alto rendemento abrangue os pasos de deseño óptico, fabricación, inspección, montaxe e axuste.O deseño do sistema óptico é o inicio de toda a cadea do proceso de realización do sistema óptico.A análise de tolerancia é a ponte clave entre o deseño e a fabricación.A distribución razoable e precisa dos erros de fabricación de todas as superficies ópticas é propicia para a fabricación de elementos ópticos de alta precisión.A avaliación da calidade dos elementos ópticos fará unha avaliación precisa dos resultados de fabricación, o que axudará a mellorar aínda máis a calidade da fabricación de elementos ópticos.

fabricación de elementos 1 

Figura 1. Erro de forma local da superficie e avaliación

O método de análise de tolerancia máis eficaz que se considerou durante máis de medio século baséase nas estatísticas de probabilidade de Monte Carlo.Esta tolerancia é unha descrición unificada de toda a forma da superficie.Especifica o valor RMS máximo ou valor PV do erro de forma da superficie.Ao mesmo tempo, a calidade dos elementos ópticos tamén se caracteriza polo valor RMS ou o valor PV do erro superficial.Non obstante, a situación real do sistema óptico é extremadamente complexa.Os métodos de análise de tolerancia existentes baseados en Monte Carlo non poden dar requisitos de tolerancia diferentes para diferentes áreas da superficie.O valor RMS ou o valor PV do erro de forma da superficie non pode avaliar con precisión a calidade dos elementos ópticos.

Despois de sete anos de esforzos, Zhu Jun, profesor asociado do Departamento de Instrumentos de Precisión da Universidade de Tsinghua, confirmou que as diferentes áreas dos elementos ópticos teñen diferentes requisitos de tolerancia e propuxo un modelo de tolerancia de superficie local para superficies ópticas.O modelo de tolerancia local pode obter con precisión diferentes requisitos de tolerancia para diferentes áreas da superficie, de xeito que se poden fabricar diferentes áreas da superficie segundo os diferentes requisitos de precisión.O modelo de tolerancia local subverte a teoría da análise da tolerancia global baseada na probabilidade estatística de Monte Carlo durante máis de 50 anos.O equipo de investigación calculou a tolerancia da superficie local de tres espellos dun sistema óptico de tres espellos fóra do eixe (Figura 1) e dous espellos dun sistema de tipo Cassegrain (Figura 2), e simulou e verificou a tolerancia.O resultado do cálculo da tolerancia mostra unha localización obvia.

 fabricación de elementos 2

Figura 2. No sistema de espellos triples fóra do eixe, a distribución de tolerancia de superficie local dos tres espellos (a), (b) e (c) é a distribución da desviación na superficie dos tres espellos respectivamente.

 fabricación de elementos 3

Figura 3. No sistema RC, analice a distribución de tolerancia do perfil local do espello primario e do espello secundario simultaneamente (a), (b), (c) son a distribución da desviación do perfil do espello primario e (d), (e) ) e (f) son a distribución da desviación do perfil do espello secundario, respectivamente

Ao mesmo tempo, o equipo de investigación propuxo unha función de avaliación precisa RWE para a calidade dos elementos ópticos que está directamente relacionada co rendemento da imaxe, substituíndo os valores RMS ou PV tradicionais para avaliar a calidade dos elementos ópticos, e avaliou a calidade dun serie de elementos con diferentes erros de superficie (Figura 3).Os resultados mostran que a calidade dos compoñentes co mesmo valor PV ou RMS é diferente, e os compoñentes con menor precisión xeométrica poden producir unha mellor calidade de imaxe que aqueles con maior precisión xeométrica.

fabricación de elementos 4

Os mesmos elementos ópticos de RMS tamén poden distinguir a súa calidade de imaxe mediante RWE.Para o grupo de inspección de fabricación, a calidade dos compoñentes despois da fabricación pódese avaliar de forma independente sen documentos de deseño.RWE axuda a seleccionar rapidamente os compoñentes que cumpren os requisitos de imaxe e ofrece a mellor combinación entre os distintos compoñentes.Figura 4. A calidade dos compoñentes co mesmo valor PV ou RMS é diferente

O marco de tolerancia local proposto neste estudo proporcionará un novo soporte técnico para a fabricación de sistemas ópticos, especialmente sistemas ópticos de alta precisión e gran apertura, como os sistemas de litografía e os telescopios espaciais, e terá un impacto revolucionario na teoría, tecnoloxía e estándares. no campo do deseño e fabricación óptica.O 8 de setembro, os logros anteriores foron publicados na revista OPTICA baixo o título de "Erro de superficie local e avaliación da calidade das superficies ópticas".


Hora de publicación: 01-nov-2022