[发明专利]一种精密转台跳动检测装置及检测方法

说明书

本发明提出一种精密转台跳动检测装置及检测方法，属于光学检测技术领域，以实现精密转台轴向、径向跳动量检测。本检测装置利用平行光管、聚焦透镜、五棱镜和高精度标准球体检测精密转台旋转过程的跳动量。由平行光管发射出的平行光束经聚焦透镜聚焦，焦点照射到标准球体表面上，聚焦光束经过标准球体反射，再经过聚焦透镜后到平行光管，并照射到平行光管内的探测器上，根据反射光线的中心线与入射光线的中心线之间的位置变化差来测量精密转台的跳动量。本检测方法无接触、精度高、简单易行，可实现精密转台轴向和径向两个方向的跳动量检测，满足精密转台微小跳动量的检测需求，同时可用于其他轴类跳动量的检测。

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，具体涉及一种精密转台跳动检测装置及检测方法。

背景技术

精密气浮转台在高精度精密仪器设备中有着广泛的应用。气浮转台旋转过程中，其轴系径向、轴向定位精度是衡量转台精密程度的主要指标之一。本发明涉及到的一种精密气浮转台主要应用到微纳结构超微分辨计算机三维成像分析仪中。气浮转台的作用是带动被检测件的连续、稳定旋转或多角度精密定位，以满足射线对被检测件多角度扫描，为图像重建提供足够的投影数据。转台的轴向、径向跳动误差对微纳结构超微分辨计算机三维成像分析仪的成像质量有着重要影响。扫描过程中气浮转台会发生径向跳动、轴向跳动，利用扫描得到的投影数据重建得到的图像会与被扫描件内部真实结构存在一定的差异。为获得高品质的三维重建图像，需要气浮转台在旋转过程中其轴向和径向跳动达到纳米级别。转台旋转过程中，径向、轴向跳动量非常小，常规接触检测方法难以进行高精度测量。为此，提出一种高精度、操作简单快捷的测量方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种精密转台跳动检测装置及检测方法，以解决精密气浮转台微小跳动量的问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种精密转台跳动检测装置，包括标准球体和光学仪器组件，所述光学仪器组件由聚焦透镜、平行光管组成，所述标准球体、聚焦透镜、平行光管依次间隔设置；所述平行光管用于将入射光线转换成平行光束照射于聚焦透镜上；所述聚焦透镜用于将所述的平行光束聚焦转换成聚焦光束后其焦点照射于标准球体外表面上；所述标准球体作为测量基准，置于缓慢旋转的精密转台上，用于将所述的聚焦光束反射后转换成反射光线再经聚焦透镜照射于平行光管内的探测器上；由反射光线的中心线与入射光线的中心线之间的位置变化差来测量精密转台的跳动量。

进一步，还包括设于标准球体与聚焦透镜之间的五棱镜，所述五棱镜用于将聚焦透镜出来的聚焦光束的光路方向改变90度后照射于标准球体外表面上，或用于将标准球体反射出来的反射光线的光路方向改变90度后照射于聚焦透镜上。

进一步，所述光学仪器组件为两套，且相对于标准球体在竖向或横向上互成90度设置，用于同时进行精密转台轴向和径向跳动检测。

进一步，所述标准球体由高反光性材料制成的高精度的金属或非金属球，表面光滑；所述非金属球为玻璃球，所述金属球为不锈钢球。

本发明还提供一种精密转台跳动检测方法，利用上述的检测装置，包括：

S1.轴向跳动检测：

S1-1.将精密转台和光学仪器组件放置在调整台上，并调整精密转台及光学仪器组件的位置，使它们保持水平；再将标准球体固定在精密转台上，并将精密转台均分为n等份，每等份角度为θ＝360°/n；

S1-2.根据聚焦透镜的焦距，调整平行光管与精密转台的相对位置，使入射光线的中心线通过标准球体中心，并且焦点在标准球体的外表面上；

S1-3.使精密转台缓慢旋转，当精密转台每旋转角度θ时，记录下反射光线的中心线在平行光管内的探测器上的位置；

S1-4.根据反射光线的中心线与入射光线的中心线间的位置变化差，计算出精密转台在不同旋转角度θ的轴向跳动量；