[发明专利]球面干涉拼接测量装置及其调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球面误差检测装置及方法，特别是一种球面干涉拼接测量装置及其调整方法。

背景技术

随着科技水平和工业水平的发展，在现代的工业生产中对大口径光学零件的要求越来越高。采用传统的方法，使用干涉仪对大型球面光学零件测量，需要较大的干涉仪和参考镜，加工周期长，而且加工成本高，采用拼接干涉方法可以解决这个问题。对于球面误差的拼接干涉测量装置及方法，虽然它能够高精度测量，但其被测件的安装调整较为困难，而且对被测件的调整精度要求非常高，阻挠了此方法的发展推广。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种球面干涉拼接测量装置及其调整方法，能够实现对被测件的快速、有效、精确调整。

为了达到上述目的，本发明的构思是：

利用拼接思想测量球面零件，由于测量的子孔径较小，要进行拼接检测，被测件不仅要实现上下移动，还要调整使被测件的球心与计算全息片（Computer-GeneratedHologram，CGH）产生的球面波的焦点重合，并且实现在被测件旋转过程中其球心与球面波焦点始终重合。

调整机构分两部分，一部分使被测件的球心与调整台的旋转中心线重合，保持这部分不变，调整另一部分使被测件的球心与CGH产生的球面波焦点重合，可以确保被测件在旋转过程中被测件的球心与CGH产生的球面波焦点重合，稳定测量；一维升降台实现被测件的上下移动；测量过程中，将被测表面反射光点控制在十字交叉线中心，确保每个子孔径都有干涉条纹。该调整机构及其调整方法最终实现球面零件的全口径检测。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种球面干涉拼接测量装置，包括干涉仪、支座、六维调整架、CGH、一维导轨平台、被测件、一维调整机构、二维调整机构、四维调整机构、电控升降台；所述支座上安装干涉仪和一维导轨平台，所述一维导轨平台上安装六维调整架，所述CGH安装在六维调整架上，使干涉仪出射光轴能够通过CGH的中心，并且能调整CGH与被测件之间的距离；由所述一维调整机构、二维调整机构、四维调整机构和电控升降台组成被测件调节机构，被测件调节机构下端是电控升降台，所述电控升降台上面固定四维调整机构，用来调整被测件的球心与CGH产生的球面波焦点重合，所述四维调整机构上面固定二维调整机构，用来调整被测件的球心与被测件调节机构的旋转中心线重合，所述一维调节机构固定在二维调整机构上，一维调节机构上面固定被测件。

所述一维导轨平台是：安装板两侧固定滑轨，两个滑块分别沿滑轨的平行方向自由移动，两个滑块上面固定连接板；连接板上面固定六维调整架。

所述一维调整机构是：被测件固定在旋转轴上，旋转轴固定在第一精密转动平台上，第一精密转动平台固定在连接板上，满足被测件绕着旋转轴自转自由度的调节。

所述二维调整机构是：上二维直动平台上面固定连接板，满足被测件水平面上前后左右移动两个自由度的调节。

所述四维调整机构是：下二维直动平台上面固定一维竖直方向直动平台，而第二精密转动平台固定在该一维竖直直动平台上，满足被测件水平方向前后左右移动，水平旋转，上下移动四个自由度的调节。

一种球面干涉拼接测量装置的调整方法，用于对上述的球面干涉拼接测量装置进行调整，操作步骤如下：

1）安装调整CGH：CGH安装在六维调整架上，将六维调整架安装在一维导轨平台上；

2）调整二维调整机构：使用水平的千分表对被测件进行调心：调心是将千分表指针顶在被测件上，通过调整上二维直动平台来调节被测件球面的球心位置，直至千分表示数在被测件转动过程中几乎不变；

3）调整一维导轨平台与电控升降台：移动一维导轨平台和电控升降台的位置，使CGH与被测件的球心距离为CGH产生的球面波的后焦点，并且调整被测件在适合的高度；调整CGH的方位，使干涉仪光轴垂直通过CGH的中心；

4）调整四维调整机构：首先在光源模式下找到反射光斑，通过调节下二维直动平台和一维竖直直动平台，将反射光斑逐渐调至十字交叉线中心；再切换至条纹模式进行细调，根据干涉条纹不同而调节不同自由度：面对干涉仪，竖条纹则调节左右移动，横条纹则调节上下移动，中间疏两边密条纹则调节离焦；干涉条纹越少，被测件球心与球面波焦点重合越好；

5）保持步骤3）的状态，对被测件再进行一次调心，并切换至光源模式，根据被测件的大小，调整第一精密转动平台至一定角度，重复步骤4）；