[發明專利]一種對錐鏡錐角的測量方法

無效

• 申請號: 201210292245.7
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102818542A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 陳強;李世杰;萬勇建;侯溪;張晶
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明屬于光學測量技術領域，具體涉及的是一種對錐鏡錐角的測量方法。

背景技術

隨著現代光學加工技術的發展，對錐鏡的錐角的高精度檢測要求不斷提高。準確的錐鏡的錐角參數對其加工和使用都有著重要的工程意義。對加工完成的錐鏡的錐角進行高精度測量，其前提是要保證測量過程中不會對錐鏡的錐面造成損傷。目前，很少報道對錐鏡的錐角的高精度檢測方法。普通的錐角的測量方法一般針對的是金屬類的錐體，這對玻璃材質的錐鏡來說，不是完全適用。而且這些測量方法難以滿足高精度的要求。傳統的測量錐角的方法主要包括直接測量法(如三坐標檢測法)和間接測量法(正弦規檢測法、采用測長儀等)。

三坐標測量法可以用到錐鏡的錐角測量中。其原理是獲取錐面上的空間離散點，然后通過一定的數學計算，還原出錐面。然后，在軟件中生成被測錐鏡的CAD圖形，從CAD圖形中獲取錐角的參數。但是其局限在于三坐標的測量精度有限，最好為微米級精度，故測量誤差不可忽略。而且在CAD中進行錐鏡的面形重構時，擬合誤差也不可避免。這些因素都會影響最后的測量精度。

正弦規檢測測量錐角是工廠計量室、車間現場精密測量的主要方法。其測量原理是使正弦規構成一個標準的角度，通過測量和數學運算求出被測錐鏡的錐角的實際值(實際偏差)。但是量塊尺寸的組合對測量結果的影響很大，還有正弦規工作臺面與兩圓柱下母線公切面的平行度誤差可引起的測角誤差；測量平板的平行度誤差引起的測角誤差等。而且此種測量方法屬于接觸式測量，會對錐鏡的表面造成損傷。

趙軍等在中國專利“CN?200968848，錐角測量儀”中提出的將角度測量轉化為長度的測量來達到目的。采用滑塊對被測錐體進行固定，使用游標爪卡進行讀數，在通過簡單計算得到錐角。該方法也屬于接觸類測量，不適用于錐鏡的錐角測量。

發明內容

本發明的目的是提供一種對錐鏡錐角的測量方法，該方法可以實現對加工完成的錐鏡的錐角的高精度測量。

本發明一種對錐鏡錐角的測量方法，解決方案是：利用測量裝置實現對錐鏡錐角的測量的步驟如下：

步驟S1：設置含有干涉儀、平面鏡頭、被測錐鏡、旋轉平臺、光學平臺和立方體的測量裝置，在干涉儀和被測錐鏡或立方體之間設有平面鏡頭，被測錐鏡的徑向面固定在旋轉平臺中心的位置上；

步驟S2：將平面鏡頭安裝在干涉儀上面，調整干涉儀，使經過平面鏡頭出射標準平行光，將立方體安裝在旋轉平臺上，旋轉平臺放置在光學平臺上，調整旋轉平臺與光學平臺的水平方向的傾斜位置和光學平臺的垂直方向的俯仰位置，使立方體的反射面的與平面鏡頭的平行光的光軸互相垂直，利用平面鏡頭的平行光的自準直反射，將干涉儀中的干涉條紋調為零條紋，此時旋轉平臺的旋轉軸與平行光的光軸處于互相垂直的位置；

步驟S3：移走立方體，將被測錐鏡的徑向面與旋轉平臺的上平面相互垂直放置，并將被測錐鏡固定在旋轉平臺的上平面上，轉動旋轉平臺，使被測錐鏡的第一母線與第一平行光光軸垂直，利用第一母線周圍區域內光的自準直反射光與干涉儀內部的參考光形成干涉條紋，根據干涉條紋，對旋轉平臺進行調整，使干涉條紋形成帶彎曲的零干涉條紋，選擇旋轉平臺上的角度值讀數，記錄旋轉平臺此時的角度值讀數為第一角度值讀數；

步驟S4：旋轉旋轉平臺，使被測錐鏡的第二母線與第二平行光光軸垂直，利用第二母線周圍區域內光的自準直反射光，與干涉儀內部的參考光形成干涉條紋，根據干涉條紋，對旋轉平臺進行調整，使干涉條紋形成帶彎曲的零干涉條紋，記錄旋轉平臺此時的第二角度讀數；

步驟S5：對旋轉平臺的第一角度讀數B1和第二角度讀數B2進行計算，得到旋轉平臺的旋轉角度B，B＝|B2-B1|，其中B1為第一角度讀數、B2為

第二角度讀數；

步驟S6：利用旋轉角度B與錐角為互為補角的關系，計算出被測錐鏡的錐角A，A＝π-B。

本發明與現有技術相比的優勢在于本發明所提出的錐角的測量方法，是基于光學的測量方法，不會對錐鏡的面形產生影響。本發明利用高精度旋轉平臺作為直接計量數據，其精度可達到秒級，而同時采用的干涉條紋圖可以達到納米級的對準，從而保證最終的檢測精度。此發明的原理簡單，操作方便，易于實現。

1)本發明通過干涉條紋監測平行光光軸與圓錐鏡母線的垂直度，可以達到納米級精度。

2)本發明通過高精度旋轉平臺測量被測圓錐鏡的錐角的補角，利用互補關系計算錐角的大小，可以達到秒級精度。

3)本發明所用到的實驗儀器少，調節步驟簡單，而且可以實現錐角的高精度測量。