机械工程学报

作者：王鹏翔, 彭小强, 赖涛, 刘俊峰, 陈善勇, 黎泽龙

单位：1. 国防科技大学装备综合保障技术重点实验室 长沙 410073;2. 国防科技大学超精密加工技术湖南省重点实验室 长沙 410073

关键词：高陡曲面,曲率突变,自由曲面,切片测量,缝合优化；

基金：国家自然科学基金(52205505，51991371，52293494，52375473)、国家重点研发计划(2019YF0708903)和基础科研计划(JCKY2023529A001)资助项目。

高陡度特征光学元件广泛应用于精密物理实验，其高陡度、曲率突变的性质制约了高精度的测量要求。针对该类元件检测时超出了测量仪器的动态范围和可达空间极限的问题，提出了子面片分割与拼接优化测量方法。首先，基于高陡度自由曲面的实际面形进行面片分割；其次，通过改变高陡度工件的空间位姿降低测量陡度；最后，将子面片的公共区域进行拼接优化，得到实际面形。此外，针对不同几何位形下子面片存在未知的位姿变换问题，提出了基于点-三角片距离近似和等距面匹配的复杂曲面轮廓误差评价模型与算法，建立了基于半径补偿的面形评价模型，实现了高陡度复杂曲面的高精度测量。高陡度对比实验可知：分片测量方法比全口径直接测量方法精度更高，面形误差评价方法的测量精度优于1 μm，多次测量重复性优于0.5μm。

来源：2025年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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