[發明專利]接觸式非球面面形檢驗裝置

無效

• 申請號: 201010607342.1
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102128599A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 王孝坤;鄭立功;張學軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王淑秋

1.一種接觸式非球面面形檢驗裝置，其特征在于包括計算機(1)和激光跟蹤儀(2)；所述計算機(1)包括存儲待測非球面CAD模型的裝置(11)、坐標變換裝置(12)、求解位置坐標的裝置(13和求解待測非球面面形分布的裝置(14；激光跟蹤儀(2)首先測量待測非球面上特征點的位置坐標并將其傳輸給坐標變換裝置(12)，由坐標變換裝置(12利用測量的待測非球面上特征點的位置坐標及CAD模型上對應的特征點的位置坐標，通過坐標變換求解得到待測非球面、CAD模型兩個坐標系之間的平移量和旋轉量，將待測非球面此時的物理坐標系與CAD模型的坐標系統一到同一坐標系；激光跟蹤儀(2)測量在統一坐標系下待測非球面上多點的位置坐標并將其傳輸給求解位置坐標的裝置(13)，由求解位置坐標的裝置(13)利用測得的統一坐標系下待測非球面上多點的位置坐標進行插值計算得到待測非球面上各點的位置坐標；求解待測非球面面形分布的裝置(14)分析求解得到統一坐標系下待測非球面上各點的坐標值與CAD數模上對應的各點坐標值之間的偏差，并對偏差數據進行擬合，得到待測非球面面形分布。

2.根據權利要求1所述的接觸式非球面面形檢驗裝置，其特征在于所述坐標變換裝置(12)查找待測非球面的CAD模型，提取與激光跟蹤儀(2)測量的特征點p₁(x₁，y₁，z₁)，p₂(x₂，y₂，z₂)和p₃(x₃，y₃，z₃)相對應的CAD模型上的特征點的位置坐標P₁(X₁，Y₁，Z₁)，P₂(X₂，Y₂，Z₂)和P₃(X₃，Y₃，Z₃)；通過迭代法求解公式(1)和公式(5)聯立的非線性方程組，得到待測非球面的物理坐標系相對CAD模型的坐標系在x方向、y方向、z方向上的平移量d_x、d_y和d_z以及待測非球面的物理坐標系相對CAD模型的坐標系繞x軸、y軸、z軸的轉動角度量α、β和γ，進而將兩個坐標系統一到同一坐標系；

(x1,y1,z1,1)=(X1,Y1,Z1,1)·V(x2,y2,z2,1)=(X2,Y2,Z2,1)·V(x3,y3,z3,1)=(X3,Y3,Z3,1)·V---(1)]]>

V=cosβcosγcosβsinγ-sinβ0sinαsinβcosγ-cosαsinγsinαsinβsinγ+cosαcosγsinαcosβ0cosαsinβcosγ+sinαsinγcosαsinβsinγ-sinαcosγcosαcosβ0dxdydz1---(5)]]>

其中(x₁，y₁，z₁，1)為p₁(x₁，y₁，z₁)點在待測非球面的物理坐標系中的坐標行矩陣，(X₁，Y₁，Z₁，1)為與p₁(x₁，y₁，z₁)點相對應的P₁(X₁，Y₁，Z₁)點在CAD模型坐標系中的坐標行矩陣；(x₂，y₂，z₂，1)為p₂(x₂，y₂，z₂)點在待測非球面的物理坐標系中的坐標行矩陣，(X₂，Y₂，Z₂，1)為與p₂(x₂，y₂，z₂)點相對應的P₂(X₂，Y₂，Z₂)點在CAD模型坐標系中的坐標行矩陣；(x₃，y₃，z₃，1)為p₃(x₃，y₃，z₃)點在待測非球面的物理坐標系中的坐標行矩陣，(X₃，Y₃，Z₃，1)為與p₃(x₃，y₃，z₃)點相對應的P₃(X₃，Y₃，Z₃)點在CAD模型坐標系中的坐標行矩陣；d_x、d_y和d_z分別為待測非球面的物理坐標系相對CAD模型坐標系在x方向、y方向、z方向上的平移量，α、β和γ分別為待測非球面的物理坐標系相對CAD模型坐標系繞x軸、y軸、z軸的轉動角度量。

3.根據權利要求1所述的接觸式非球面面形檢驗裝置，其特征在于所述求解位置坐標的裝置(13)利用測量得到的非球面上多點的位置坐標，通過三次樣條插值或牛頓插值計算求解得到非球面上各點的位置坐標。