一种大口径非球面的轨迹规划设计方法

本发明涉及一种轨迹规划设计方法，属于光学精密测量。

背景技术：

1、非球面元件在光学系统中起到关键作用，影响光学系统的性能、分辨率和精度；因此，确保非球面元件的高质量和精度至关重要；精确的非球面元件形状和表面质量对于光学系统的性能、成像质量以及其它光学特性至关重要，任何形状或表面上的微小偏差都可能影响光学器件的整体性能。

2、在制造和应用非球面元件时，精确的测量和检测是不可或缺的。然而，传统的光学测量方法在非球面元件的检测方面可能面临挑战，如复杂的几何形状、非规则曲率和变化的表面特性。因此，开发一种高精度、高效率的非球面元件检测技术是至关重要的，以确保这些元件符合规定的设计要求和质量标准。

3、在测量非规则表面或非球面时，光学精密测量技术面临一系列挑战，这些挑战限制了其应用的广度和准确性。

4、(1)路径规划问题：传统的光学测量方法通常依赖于事先定义好的扫描路径，而在测量非球面表面时，路径规划变得复杂，常常导致测量不完整或结果不准确。路径规划问题涉及到在非规则表面上寻找合适的测量轨迹，以确保完整而高精度的测量。

5、(2)数据处理挑战：光学精密测量技术产生大量的数据，包括三维坐标、表面形状和反射特性等信息。处理和分析这些数据以提取有用的信息通常需要复杂的算法和计算资源，尤其是在非球面测量情境下。

6、(3)测量不稳定性：对于非球面表面的测量，光束的入射和反射可能受到表面形状的变化和反射特性的干扰，导致测量不稳定和误差的积累。这对于需要高精度的应用来说是一个严重问题。

7、(4)应用限制：由于上述挑战，光学精密测量技术在某些应用中受到了限制，例如非球面透镜的制造、非规则物体的三维扫描和复杂表面的质量控制。

技术实现思路

1、本发明为解决现有非规则表面或非球面测量技术的测量精度和效率较低的问题，进而提出一种大口径非球面的轨迹规划设计方法。

2、本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的步骤包括：

3、步骤1、根据回转件的面型方程建立面型模型，用作路径规划的基础；

4、步骤2、通过对回转件进行预扫确定轨迹扫描的范围和回转件的曲率、半径和高度信息；

5、步骤3、根据测量要求确定螺线扫描的上升速度和回转速度；

6、步骤4、通过路径规划算法给出轨迹扫描中各途经点的空间坐标；

7、步骤5、对步骤4生成的离散轨迹扫描进行平滑处理；

8、步骤6、保存最终的轨迹数据并发送给运动执行机构。

9、进一步的，步骤2中确定的轨迹扫描方式包括螺旋式扫描和同心圆式扫描。

10、进一步的，步骤4中路径规划算法使用数值优化方法来优化路径，以确保最小误差和平滑运动。

11、本发明的有益效果是：

12、1、本发明适用于非球面表面的轨迹规划；

13、2、本发明通过建模面型模型、预扫确定扫描范围、扫描路径规划算法额轨迹点平滑处理，实现了在非球面表面上的平滑扫描，确保高精度和高效率。

技术特征：

1.一种大口径非球面的轨迹规划设计方法，其特征在于：所述一种大口径非球面的轨迹规划设计方法的步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种大口径非球面的轨迹规划设计方法，其特征在于：步骤2中确定的轨迹扫描方式包括螺旋式扫描和同心圆式扫描。

3.根据权利要求1所述的一种大口径非球面的轨迹规划设计方法，其特征在于：步骤4中路径规划算法使用数值优化方法来优化路径，以确保最小误差和平滑运动。

技术总结
一种大口径非球面的轨迹规划设计方法，它涉及一种轨迹规划设计方法。本发明为了解决现有非规则表面或非球面测量技术的测量精度和效率较低的问题。本发明首先根据回转件的面型方程建立面型模型，用做路径规划的基础；然后通过预扫确定轨迹扫描的范围和回转件的曲率、半径和高度等信息；再根据测量要求确定螺线扫描的上升速度和回转速度后，通过路径规划算法给出轨迹扫描中各途径点的空间坐标；最后对离散的轨迹扫描进行平滑处理后，发送给运动执行机构。本发明属于光学精密测量技术领域。

技术研发人员：由小玉,刘辰光,刘俭,邹重亮
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8