[發(fā)明專利]一種海德漢長度計安裝角度的檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010167184.2
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101825449A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張宜春;范斌;周家斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01M11/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 盧紀(jì)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于先進光學(xué)制造與檢測技術(shù)領(lǐng)域，是一種非接觸式測量裝置及測量方法， 它既可以測量垂直安裝的海德漢，也適用于水平安裝的海德漢。

背景技術(shù)

大型光學(xué)儀器和設(shè)備，無論是空間的還是地面的，近幾年都呈現(xiàn)日益迫切的需求。 隨著航空航天技術(shù)發(fā)展，作為光學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵部件的光學(xué)鏡面的口徑越來越大，精度越來 越高，對大口徑光學(xué)鏡面的制造需要相應(yīng)的檢測技術(shù)要求也越來越來高。對光學(xué)鏡面的 定量檢測，尤其是研磨階段檢測技術(shù)，成為光學(xué)制造過程中的瓶頸之一。這是光學(xué)加工 過程中急需解決的問題之一。

在研磨階段，主鏡鏡面的面形誤差較大，對測量精度的要求不高，可用紅外干涉儀 進行干涉測量或輪廓儀進行檢測。紅外干涉儀采用大量紅外材料，這些材料不僅制造成 本高，而且在進行干涉條紋圖像采集時，圖像容易受到機械振動和空氣抖動的影響，對 工作環(huán)境的要求比較高，不利于車間檢測。除此之外，在對非球面鏡進行檢測的時候， 還必須加裝補償鏡，這會增加制造成本。比較典型的輪廓儀包括三坐標(biāo)測量儀以及專門 設(shè)計的輪廓儀。三坐標(biāo)測量儀是用測頭對整個被測面進行接觸式測量，因此測量周期長， 測量精度有限、增加了主鏡檢測搬運的風(fēng)險，難以適用大口徑的光學(xué)元件測量。

為解決大口徑鏡面研磨階段的輪廓測量，國內(nèi)相關(guān)研究單位和高校做了大量的研究 工作。其中長春光機所采用雙海德漢長度計加標(biāo)準(zhǔn)平尺的結(jié)構(gòu)，通過對兩個雙海德漢長 度計的差分，實時消除了測量系統(tǒng)誤差，提高了測量精度；并且研制出1800mmx1200mm 范圍內(nèi)非球面加工中心的在線測量單元，在這方面已取得了突破。但是，海德漢長度計 安裝角度的測量裝置及方法并未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種海德漢長度計安裝角度 的檢測裝置及檢測方法，該檢測裝置及檢測方法可以精確測量長度計的安裝角度，提高 海德漢長度計測量鏡面矢高數(shù)據(jù)的可靠性，具有裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的優(yōu)點。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：包括可調(diào)底座、CCD、光闌、成像透鏡 及透鏡支架、水平儀和計算機系統(tǒng)；CCD、光闌、成像透鏡及透鏡支架、水平儀均位于 可調(diào)底座上；水平儀與可調(diào)底座配合使用，使CCD所在平面盡可能的處在水平或垂直方 向，其中前者是用于測量垂直安裝的長度計，而后者是用于測量水平安裝的長度計；成 像透鏡及透鏡支架使海德漢長度計測量桿的球頭成像在CCD上，采用透鏡支架進行調(diào)焦； 光闌位于海德漢長度計和成像透鏡及透鏡支架之間，用于限制海德漢長度計測量桿的球 頭的成像范圍；所述計算機系統(tǒng)有兩個功能，一個是用于CCD圖像采集和顯示，另一個 是圖像處理和海德漢長度計安裝角度的計算，計算機系統(tǒng)與CCD相連，用于采集圖像， 一次測量需要采集兩幅圖像，CCD在采集兩幅圖像的過程中不得有任何移動或轉(zhuǎn)動，海 德漢長度計測量桿的球頭處于零位的時候采集一幅，處于非零位的時候采集另一幅，得 到球頭在零位和非零位時測量位置的變化量δx，并利用海德漢長度計的數(shù)顯即得知球頭 在零位和非零位時實際位置的變化量δz，根據(jù)三角原理即可得出海德漢長度計的安裝角 度，安裝角度

所述可調(diào)底座需要二維可調(diào)，以方便調(diào)整底座與選定的兩個坐標(biāo)軸的夾角。

所述光闌可以是方形孔或圓形孔，其具體的類型和尺寸根據(jù)被測目標(biāo)而定，選擇的 基本原則是：盡量只有球頭的像通過，而盡量抑制背景，即CCD采集到的圖像應(yīng)包含球 頭和盡量簡單的背景。

透鏡支架是可調(diào)的，用于調(diào)焦，以滿足球頭處在不同位置時，它的像剛好處在CCD 平面上，由于只采集兩幅圖像，所以是手動調(diào)節(jié)即可。

這種海德漢長度計安裝角度的檢測方法，步驟如下：

第一步：根據(jù)海德漢長度計測量桿的球頭直徑來選擇光闌，以使球頭在不同位置處 都能全部成像在CCD上，而背景盡可能小為準(zhǔn)；

第二步：將水平儀放在可調(diào)底座上，使其與可調(diào)底座的一邊平行，調(diào)整可調(diào)底座使 水平儀為水平；然后將水平儀放在與可調(diào)底座另一邊平行的位置，調(diào)節(jié)可調(diào)底座使水平 儀為水平，最后將水平儀放回第一位置，觀察水平儀是否依然水平，如果仍然不是水平， 則重復(fù)前面的步驟，直到兩個位置均為水平；

第三步：根據(jù)海德漢長度計的理想安裝位置，在可調(diào)底座上安裝CCD、成像透鏡及 透鏡支架(3)和光闌，安裝的原則是：CCD平面與海德漢長度計的理想安裝位置垂直；