Vývoj vysokovýkonného optického zobrazovacieho systému zahŕňa kroky optického návrhu, výroby, kontroly, montáže a nastavenia.Návrh optického systému je začiatkom celého procesného reťazca realizácie optického systému.Analýza tolerancie je kľúčovým mostom medzi dizajnom a výrobou.Rozumná a presná distribúcia výrobných chýb všetkých optických povrchov prispieva k realizácii vysoko presnej výroby optických prvkov.Hodnotenie kvality optických prvkov umožní presné vyhodnotenie výsledkov výroby, čo pomôže ďalej zvyšovať kvalitu výroby optických prvkov.
Obrázok 1. Lokálna chyba tvaru povrchu a vyhodnotenie
Najúčinnejšia metóda analýzy tolerancie, ktorá sa zvažuje už viac ako pol storočia, je založená na štatistikách pravdepodobnosti Monte Carlo.Táto tolerancia je jednotným popisom tvaru celého povrchu.Špecifikuje maximálnu efektívnu hodnotu alebo hodnotu PV chyby tvaru povrchu.Zároveň je kvalita optických prvkov charakterizovaná aj efektívnou hodnotou alebo hodnotou PV chyby povrchu.Skutočná situácia optického systému je však mimoriadne zložitá.Existujúce metódy analýzy tolerancií založené na Monte Carlo nemôžu poskytnúť rôzne požiadavky na toleranciu pre rôzne oblasti povrchu.Hodnota RMS alebo hodnota PV chyby tvaru povrchu nemôže presne vyhodnotiť kvalitu optických prvkov.
Po siedmich rokoch úsilia Zhu Jun, docent z Katedry presných prístrojov Univerzity Tsinghua, potvrdil, že rôzne oblasti optických prvkov majú rôzne požiadavky na toleranciu, a navrhol lokálny model povrchovej tolerancie pre optické povrchy.Model lokálnej tolerancie môže presne získať rôzne požiadavky na toleranciu pre rôzne oblasti na povrchu, takže rôzne oblasti povrchu môžu byť vyrobené podľa rôznych požiadaviek na presnosť.Model lokálnej tolerancie podvracia teóriu analýzy globálnej tolerancie založenú na štatistickej pravdepodobnosti Monte Carlo na viac ako 50 rokov.Výskumný tím vypočítal lokálnu povrchovú toleranciu troch zrkadiel mimoosového trojzrkadlového optického systému (obrázok 1) a dvoch zrkadiel systému typu Cassegrain (obrázok 2) a simuloval a overil toleranciu.Výsledok výpočtu tolerancie ukazuje zrejmú lokalizáciu.
Obrázok 2. V systéme trojitých zrkadiel mimo osi je miestne rozloženie tolerancie povrchu troch zrkadiel (a), (b) a (c) rozdelenie odchýlok na povrchu troch zrkadiel.
Obrázok 3. V systéme RC analyzujte miestne rozdelenie tolerancie profilu primárneho zrkadla a sekundárneho zrkadla súčasne (a), (b), (c) sú distribúcia odchýlky profilu primárneho zrkadla a (d), (e ), a (f) sú rozdelenie profilovej odchýlky sekundárneho zrkadla
Výskumný tím zároveň navrhol presnú hodnotiacu funkciu RWE pre kvalitu optických prvkov, ktorá priamo súvisí so zobrazovacím výkonom, nahrádzajúc tradičné RMS alebo PV hodnoty na hodnotenie kvality optických prvkov a vyhodnotil kvalitu séria prvkov s rôznymi povrchovými chybami (obrázok 3).Výsledky ukazujú, že kvalita komponentov s rovnakou hodnotou PV alebo RMS je odlišná a komponenty s nižšou geometrickou presnosťou môžu produkovať lepšiu kvalitu zobrazenia ako tie s vyššou geometrickou presnosťou.
Rovnaké optické prvky RMS môžu tiež rozlíšiť svoju kvalitu zobrazenia prostredníctvom RWE.Pre stranu kontroly výroby môže byť kvalita komponentov po výrobe nezávisle hodnotená bez konštrukčných dokumentov.RWE pomáha rýchlo vybrať komponenty, ktoré spĺňajú požiadavky na zobrazovanie, a poskytuje najlepšiu kombináciu rôznych komponentov.Obrázok 4. Kvalita komponentov s rovnakou hodnotou PV alebo RMS je rôzna
Rámec miestnej tolerancie navrhovaný v tejto štúdii poskytne novú technickú podporu pre výrobu optických systémov, najmä vysoko presných optických systémov s veľkou apertúrou, ako sú litografické systémy a vesmírne teleskopy, a bude mať revolučný vplyv na teóriu, technológiu a štandardy. v oblasti optického dizajnu a výroby.8. septembra boli uvedené úspechy publikované v časopise OPTICA pod názvom „Lokálna povrchová chyba a hodnotenie kvality optických povrchov“.
Čas uverejnenia: 1. novembra 2022
