激光跟蹤儀檢測大口徑非球面方法研究

陳佳夷，王 聰，霍騰飛，程德級

（1.北京空間機電研究所 先進光學(xué)遙感技術(shù)北京市重點實驗室，北京 100094；2.海克斯康制造智能技術(shù)（青島）有限公司，山東 青島 266000）

引言

隨著現(xiàn)代航天光學(xué)成像遙感器對地面覆蓋面積的增大以及地面分辨率[1]的提高，長焦距、大視場和大通光口徑是大型空間光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展方向。大口徑非球面鏡的加工一般經(jīng)過銑磨成形、研磨以及拋光等階段，各階段的檢測手段也不相同。在研磨階段，由于鏡面粗糙度值較大、反射率低，采用輪廓測量的方式進行檢測[2]。目前國內(nèi)外針對大口徑非球面鏡的檢測，開展了結(jié)構(gòu)光輪廓測量技術(shù)[3]、朗奇檢驗技術(shù)[4]、子孔徑拼接檢測技術(shù)[5]、哈特曼檢驗技術(shù)[6-7]、激光跟蹤儀檢測[8-9]等研究。其中多項技術(shù)尚屬研究階段[10]，成熟的工程方案可參考詹姆斯韋伯（JWST）項目[11]。

本文針對2 m 口徑拋物面在輪廓測量階段的測試需求，對該階段各參數(shù)的控制精度進行了分析，通過數(shù)值模擬的方式計算測試儀器或方法需要實現(xiàn)的測試精度，設(shè)計了激光跟蹤多邊測量的測試方案并給出測試結(jié)果，實現(xiàn)了2 m 口徑的非球面高精度輪廓測量。

1 非球面輪廓測量精度分析

2 m 口徑拋物鏡在進入拋光階段前使用輪廓檢測進行被測件的幾何參數(shù)與面形的測試。由于后續(xù)拋光不改變非球面的幾何參數(shù)，銑磨研磨階段需要將頂點曲率半徑和非球面系數(shù)加工到位。針對該拋物鏡，頂點曲率半徑R的指標為?6 830 mm±1 mm，非球面系數(shù)e2 的指標為1±0.001，離軸量為0±0.5 mm。……