Компьютерные методы контроля оптики. Рабочая программа дисциплины

Компьютерные методы контроля оптики Рабочая программа дисциплины по направлениям подготовки: 551900 «Оптотехника (бакалавр, магистр)», 654000 «Оптотехника (дипломированный специалист)» специальности: 190700 «Оптико-электронные приборы и системы специализации: 190708 «Проектирование оптических систем», 190712 «Оптические приборы», 190713 «Компьютерная оптика» факультет: Оптико-информационных систем и технологий

1. Цели и задачи дисциплины Сформировать у студентов понимание принципов и методов компьютерного контроля оптики для последующего использования этих знаний в своей профессиональной деятельности.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Приобретение студентами знаний основных принципов, схем, методов, математического аппарата и программного обеспечения компьютерного контроля оптических элементов и оптических систем. Приобретение навыков работы на компьютеризированных приборах и установках.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия Лекции Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

Всего часов 9

Семестры 10

207 108 54 54 99

54 36 18

54 18 36

зачет

зачет

зачет

4. Содержание дисциплины 4.1. Разделы дисциплин и виды занятий № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Раздел дисциплины Задачи и объекты контроля оптики. Функции контроля Интерферометрические методы контроля оптики Компьютерная обработка интерферограмм Схемы контроля оптики с использованием интерферометров Компьютерный контроль оптики по методу Гартмана Прямые автоматизированные методы измерения характеристик качества оптических систем

Лекции

ЛР

СРС

10 10

4

12

16

10

16

6

12

6

6

4.2. Содержание разделов дисциплины 1. Задачи и объекты контроля оптики. Функции контроля 1.1. Виды объектов контроля: деформация поверхности, неоднородность стекла, аберрации оптической системы, другие характеристики качества изображения 1.2. Критерии качества и требования к погрешности контроля при контроле: технологической аберрации, неоднородности стекла, деформации поверхности

1.3. Численная модель функций контроля: табличная, степенные полиномы, полиномы Цернике 1.4. Изучение отдельных полиномов Цернике 2. Интерферометрические методы контроля оптики 2.1. Принципы интерферометрических методов контроля: уравнение интерферограммы, принципиальная схема интерферометра, типы интерференционных картин, вид интерференционных картин для отдельных полиномов Цернике 2.2. Классические схемы интерферометров: интерферометры типа Ньютона, интерферометры типа Френеля 2.3. Развитие классических схем: интерферометры с повышенной чувствительностью (трех и четырехлучевые, многолучевые, с двойным прохождением лучей, циклические, интерферометры, устойчивые к вибрациям (с общими пучками, сдвига, Берча и др.) 2.4. Основные типы интерферометров, применяемых при контроле оптики: интерферометр Физо, интерферометр Тваймана-Грина, интерферометры с общими путями, интерферометр с рассеивающей пластинкой, интерферометр на дифракционных решетках, интерферометр с дифракционной точкой 2.5. Интерферометры сдвига: интерферометры бокового сдвига, уравнение сдвиговой интерферограммы и его интерпретация, интерферометры радиального, вращательного и реверсивного сдвига 3. Компьютерная обработка интерферограмм 3.1. Регистрация интерферограмм, постановка задачи обработки интерферограммы 3.2. Обработка данных контроля при амплитудной регистрации: фильтрация, определение контура зрачка, определение координат максимумов полос, восстановление волнового фронта, итерационное уточнение координат максимумов полос 3.3. Фазово-сдвиговая интерферометрия 3.4. Фазовая регистрация и обработка интерферограмм 3.5. Обработка интерферограмм с использованием преобразования Фурье 4. Схемы контроля оптики с использованием интерферометров 4.1. Контроль плоских волновых фронтов: схемы контроля плоскостей, компенсация дисторсии, абсолютный контроль трех плоскостей, контроль плоскостей большого диаметра в схеме Коммона 4.2. Контроль сферических и асферических поверхностей 4.3. Контроль неоднородности стекла 4.4. Контроль объективов и телескопических систем 4.5. Представление результатов контроля оптики 5. Компьютерный контроль оптики по методу Гартмана 5.1. Принципы и схемы контроля по методу Гартмана 5.2. Фотографическая и фотоэлектрическая регистрация гартманограмм. Вид гартманограмм 5.3. Обработка гартманограмм 6. Прямые автоматизированные методы измерения характеристик качества оптических систем 6.1. Измерение ОПФ 6.2. Измерение ФКЭ 6.3. Измерение ФРТ

5. Лабораторный практикум, практические занятия и курсовые проекты 5.1. Лабораторный практикум № п/п

№ раздела дисциплины

1.

2

2.

3-4

3.

3-4

4.

3-4

5. 6.

3-4 5

7.

5

8.

6

9.

3

Наименование лабораторных работ Восстановление волнового фронта по заданной интерферограмме Получение и анализ интерферограммы от плоской поверхности на интерферометре ИКД-110 Контроль плоскостей по методу трех на интерферометре ИКД110 Измерение неоднородности стекла пластинки на интерферометре ИКД-110 Контроль качества объектива на интерферометре ИКД-110 Контроль аберраций фотообъектива методом Гартмана Контроль аберраций фотообъектива методом Гартмана с помощью автоколлимационной схемы Автоматизированное измерение ФКЭ объектива Оценка погрешности работы программы "Анализ интерферограммы"

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература а) основная литература 1. 2. 3.

Оптический производственный контроль.Под ред.Д.Малакары. М.: Машиностроение, 1985. Родионов С.А. Автоматизация проектирования оптических систем. Л.: Машиностроение, 1982. Компьютерные методы контроля оптики. Методические указания к лабораторному практикуму. СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2001.

б) дополнительная литература (ресурсы сети Интерент) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Коломийцев Ю.В. Интерферометры. Л.: Машиностроение, 1976. М.Борн, Э.Вольф. Основы оптики. М.: Наука, 1970. Руководство оператора по комплексу программ обработки интерферограмм OPA-IP (полное и краткое). Рукопись. ГИТМО, Кафедра КМКО. СПб, 1996. Витриченко Э.В. Методы контроля астрономической оптики. М.: Наука, 1980. Пуряев Д.Т. Методы контроля оптических асферических поверхностей. М.: Машиностроение, 1976. Методы компьютерной оптики. Под. ред. Сойфера В.А. М.:2000. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. Креопалова Г.В., Пуряев Д.Т. Исследование и контроль оптических систем. М.: Машиностроение, 1978.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины Пакет прикладных компьютерных программ по расчету оптических систем "ОПАЛ". Специализированные программы по обработке интерферограмм, гартманограмм, дифракционного изображения точки.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины Учебная лаборатория компьютерных методов исследования оптики. Приборы: интерферометр ИКД-110 (2 шт.) с компьютером и программным обеспечением, автоматизированный двухкоординатный измерительный прибор ДИП-6. Лабораторные установки для получения гартманограмм с фотографической и фотоэлектрической регистрацией. Лабораторная установка для получения и записи в компьютер дифракционного изображения точки.

Программу составили: к.т.н., доц. Еськова Л.М., кафедра Прикладной и компьютерной оптики