[發明專利]一種大口徑反射鏡面形輪廓在位檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201611105609.0
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106705880B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 王永剛;孟曉輝;王慧軍;邱寶瑋;董惠文;王鵬
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種大口徑反射鏡面形輪廓在位檢測方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：進行待測反射鏡初定位，即在機械手(1)安裝研拋工具，對待測反射鏡(3)進行加工，加工后原位安裝在反射鏡支撐工裝(4)上，清洗待測反射鏡(3)；

步驟2：卸去機械手(1)上的研拋工具，將磁力座(71)與機械手接口(73)連接；

步驟3：規劃靶球(6)在待測反射鏡(3)加工面上的打點路徑，規劃的打點路要能夠覆蓋待測反射鏡(3)的整個加工面；

步驟4：通過激光跟蹤儀主機(2)測量反射鏡基準定位裝置(5)的位置，定義待測反射鏡的測量坐標系，即在待測反射鏡(3)上設定三個特征測量點，三個特征測量點已經預先通過精密機床加工出來，位于待測反射鏡(3)的側面和加工面與側面形成的鏡面平臺處，將反射鏡基準定位裝置(5)置于這三個特征測量點，將靶球(6)置于反射鏡基準定位裝置(5)上，使用激光跟蹤儀測量主機(2)測量靶球(6)在這三個特征測量點的坐標，分別記為：

m₁(x₁,y₁,z₁)、m₂(x₂,y₂,z₂)和m₃(x₃,y₃,z₃)

根據靶球(6)在這三個特征測量點的坐標，建立待測反射鏡的測量坐標系；

步驟5：將步驟(4)建立的待測反射鏡的測量坐標系與待測反射鏡(3)的CAD模型坐標系的轉換矩陣，即確定設定的三個特征測量點在待測反射鏡(3)的CAD模型坐標系上的位置坐標M₁(X₁,Y₁,Z₁)、M₂(X₂,Y₂,Z₂)和M₃(X₃,Y₃,Z₃)，利用待測反射鏡的測量坐標系的m₁(x₁,y₁,z₁)、m₂(x₂,y₂,z₂)和m₃(x₃,y₃,z₃)及待測反射鏡(3)的CAD模型坐標系間的M₁(X₁,Y₁,Z₁)、M₂(X₂,Y₂,Z₂)和M₃(X₃,Y₃,Z₃)，通過齊次坐標變化，即能夠求得兩坐標系間的平移量和旋轉量，即轉換矩陣；

步驟6：架設激光跟蹤儀主機(2)，使激光跟蹤儀主機的激光發射口與鏡面最近端距離L滿足公式L≥R·(ctanα-1)；

式中R為待測反射鏡的加工面半徑，α為激光跟蹤儀視野范圍，ctan(·)為反正切函數；

步驟7：控制機械手(1)按照步驟(3)規劃的打點路徑，利用靶球(6)對待測反射鏡的面形輪廓開始測量，直至打點路徑覆蓋整個反射鏡的加工面，激光跟蹤儀主機(2)實時測量靶球(6)中心位置，記錄靶球(6)位置的測量數據為P(x_i,y_i,z_i)，x_i,y_i,z_i分別為規劃的打點路徑上的測量點在待測反射鏡的測量坐標系的三維坐標位置，i＝1,2,...N，N為測量數據點數；

步驟8：根據步驟5的轉換矩陣和步驟7得到的靶球位置的測量數據和靶球球頭半徑，獲得待測反射鏡的CAD模型坐標系下的面形輪廓。

2.根據權利要求1所述的一種大口徑反射鏡面形輪廓在位檢測方法，其特征在于：規劃的打點路徑使靶球(6)沿著激光跟蹤儀主機激光發射方向以柵線的形式覆蓋待測反射鏡(3)的整個加工面。