[发明专利]一种高精度大口径非球面竖直面形检测自动调整方法

说明书

本发明涉及一种高精度大口径非球面竖直面形检测自动调整方法，属于先进光学制造与检测领域；步骤一、通过激光跟踪仪拟合零位补偿器的中心基准轴线；步骤二、搭建非球面竖直检测系统；步骤三、在待测反射镜的顶部侧壁处粘贴6‑8个靶球；通过激光跟踪仪拟合待测反射镜的环口基准面；步骤四、在待测反射镜的侧壁粘贴8‑10个靶球；通过激光跟踪仪拟合待测反射镜的机械轴线；步骤五、确定投影轴线O′M；步骤六、通过调整台调整待测反射镜，实现机械轴线与投影轴线O′M重合，完成调整；本发明实现精确调整非球面检测光路中各个光学元件空间位置，具有调整精度高的特点，十分适用于米级口径以上的大口径非球面反射镜加工检测。

技术领域

本发明属于先进光学制造与检测领域，涉及一种高精度大口径非球面竖直面形检测自动调整方法。

背景技术

大口径非球面反射镜广泛应用于空间遥感、天文观测、军事武器等领域，且随着光学成像技术的发展，对反射镜的加工精度要求越来越高。在现代数控光学加工工艺中，一般要经过多次迭代才能完成大口径非球面反射镜的加工，所以检测结果的准确性和真实性直接决定了反射镜的最终加工精度和制造效率。

对于米级口径以上的大口径非球面反射镜，由于检测光路较长，且为了消除重力对面形检测的影响，国内外均采用光轴竖直的方式对反射镜的面形进行检测，通常性的工艺做法是搭建一个专用的竖直检测塔进行检测光路搭建，其中分为上下两个光路，其中上光路搭建在检测塔上方平台上，由干涉仪、零位补偿器、折镜、调整台等元件组成；下光路搭建在地面平台上，由待检反射镜和配套调整台所组成。面形检测过程中所涉及的辅助光学元件数量多，且处于不同的空间位置，为了实现对大口径非球面反射镜面形的高精度检测，就需要使上下两种光路中的光学元件位置关系满足理论设计值，所以用于大口径非球面竖直面形检测的光路调整至关重要。

在现有技术中，首先需要调节上光路中的干涉仪和零位补偿器严格共轴，避免引入非共光路误差；然后调整待检反射镜的位置，最终实现面形检测光路的自准直干涉成像。这些过程主要依赖于人工调整和经验判读，检测人员首先将光路进行初步对准形成干涉条纹后，再通过干涉仪来采集面形测试数据，根据测试数据中的倾斜、离焦、彗差量的正负关系来反推调整的方向，直至检测光路中的像差达到最小。这种方法的缺陷一方面是在人工调整待检反射镜的过程中，反射镜的倾斜和平移量会在一定程度上对彗差进行补偿，混淆镜面上的真实误差分布，给镜面加工带来误差；另一方面，人工调整过程中检测人员需要在检测塔平台上对上下光路进行频繁调整，人员移动过程中会引入附加振动影响干涉条纹的稳定性，给各个像差的判读带来影响，从而无法实现对各个像差的精确控制，无法将倾斜、离焦、彗差等像差系数调整至0，残留一定的检测误差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种高精度大口径非球面竖直面形检测自动调整方法，实现精确调整非球面检测光路中各个光学元件空间位置，具有调整精度高的特点，十分适用于米级口径以上的大口径非球面反射镜加工检测。

本发明解决技术的方案是：

一种高精度大口径非球面竖直面形检测自动调整方法，包括如下步骤：

步骤一、将零位补偿器轴向竖直放置，在零位补偿器的外壁粘贴5个靶球；零位补偿器绕轴线旋转；通过激光跟踪仪拟合零位补偿器的中心基准轴线；

步骤二、搭建非球面竖直检测系统；将待测反射镜水平放置在调整台的上表面；将折镜放置在待测反射镜的上方；将零位补偿器水平放置，且零位补偿器对准折镜；

步骤三、在待测反射镜的顶部侧壁处粘贴6-8个靶球；通过激光跟踪仪拟合待测反射镜的环口基准面；

步骤四、在待测反射镜的侧壁粘贴8-10个靶球；通过激光跟踪仪拟合待测反射镜的机械轴线；

步骤五、确定投影轴线O′M；

步骤六、通过调整台调整待测反射镜，实现机械轴线与投影轴线O′M重合，完成调整。