[发明专利]大口径光学元件中低频面形快速检测装置和方法

摘要

本发明公开一种大口径光学元件中低频面形快速检测装置和方法，包含数控机箱、主控计算机、测量龙门架、动态干涉仪、干涉仪精调机构、工作平台、气浮导轨。动态干涉仪安装在干涉仪精调机构上，干涉仪精调机构安装于测量龙门架的横梁上，测量龙门架置于气浮导轨上，测量龙门架和干涉仪精调机构通过电缆与数控机箱连接，主控计算机与数控机箱、动态干涉仪通过信号线连接，主控计算机安装有测量主控软件、动态干涉仪测量软件及全局波面拟合评价软件。该装置可以对子孔径数据全局波面拟合获得大口径被测面的中低频面形，降低了干涉测量对环境的敏感性，降低了对测量系统几何精度的要求，设备集成度高，检测效率高，可扩展至车间环境下测量。

主权项

一种大口径光学元件中低频面形快速检测方法，采用大口径光学元件中低频面形快速检测装置进行测量，该装置包含数控机箱（104）、主控计算机（105）、测量龙门架（106）、动态干涉仪（107）、干涉仪精调机构（108）、工作平台（102）、气浮导轨（103），其特征在于：所述动态干涉仪（107）安装在所述干涉仪精调机构（108）上，所述干涉仪精调机构（108）安装于所述测量龙门架（106）的横梁上，测量龙门架（106）置于气浮导轨（103）上，被测件（101）放置于所述的工作平台（102）上，所述测量龙门架（106）和所述干涉仪精调机构（108）通过电缆与所述数控机箱（104）连接，所述主控计算机（105）与所述数控机箱（104）通过信号线连接，所述主控计算机（105）与所述动态干涉仪（107）通过信号线连接；所述的干涉仪精调机构（108）包括外框架（301），安装底板（309），安装面板（310），Z向精密滚珠丝杠（308），Z向驱动电机（304），第一微调丝杠（302）及其驱动电机Ⅰ（303）、第二微调丝杠（307）及其驱动电机Ⅱ（306），动态干涉仪（107）固定在安装面板（310）上，第一微调丝杠（302）和第二微调丝杠（307）成对角线固定于安装面板（310）和安装底板（309）之间，另两个角通过螺栓固定连接，安装底板（309）固定于Z向精密滚珠丝杠（308）上，Z向精密滚珠丝杠（308）安装于外框架（301）上，各驱动电机通过电缆和数控机箱（104）连接，其特征在于该方法的具体实施步骤为：1）初始化参数设定：将被测件（101）放置于工作平台（102）初始零位，在所述主控计算机（105）中输入被测件（101）尺寸，给出非重叠的子孔径数目、位置信息；选择测量过程中Y向移动测量龙门架（106）或者工作平台（102）；2）所述主控计算机（105）发出指令，进入测量前校准模式：移动横向位移滑座（203），调整所述干涉仪精调机构（108）使动态干涉仪（107）出射光垂直入射至被测表面中心孔径，并且使动态干涉仪（107）参考镜至被测件距离尽量短；所述动态干涉仪（107）对被测件（101）中心孔径进行校准测量，待结果符合稳定性要求之后进入下一步；3）所述主控计算机（105）发出指令，进入测量模式：所述主控计算机（105）控制所述测量龙门架（106）或者工作平台（102）和横向位移滑座（203）根据测量子孔径位置运动，每当运动至一个子孔径时，触发所述主控计算机（105）上动态干涉仪测量软件采集该子孔径面形数据，记录完成后，所述动态干涉仪（107）自动移至下一个子孔径，测量方案中每个子孔径都采集到数据后，反馈至所述主控计算机（105）结束测量；4）所述主控计算机（105）发出指令，进入全局波面拟合模式：所述主控计算机（105）根据选择的滤波方式对采集数据进行预处理，根据测量子孔径位置及面形数据拟合恢复出被测面中低频面形。