[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

本發明提出一種大口徑反射鏡面形輪廓在位檢測方法及裝置，該檢測系統主要由機械手、激光跟蹤儀主機、待測反射鏡及其支撐工裝，反射鏡基準定位裝置、靶球、機械手的接口裝置組成。機械手的接口裝置包括磁力座、柔性力傳感器、機械手接口。待測反射鏡置于反射鏡支撐工裝上，靶球能夠與待測反射鏡接觸，并通過磁性吸在磁力座上。機械手能夠按照預先規劃的路徑使靶球在待測反射鏡加工面上打點掃描，實現待測反射鏡的面形輪廓掃描，直至掃描路徑覆蓋整個待測反射鏡的加工面，通過數據處理，獲得待測反射鏡加工面的面形輪廓分布。本發明保持被測反射鏡檢測狀態與加工狀態一致，特別適合于大口徑反射鏡銑磨及研磨階段的面形輪廓在線檢測。

技術領域

本發明涉及一種光學加工檢測領域的測量方法和裝置，特別是涉及大口徑反射鏡在銑磨及研磨階段的面形輪廓檢測方法及裝置。

背景技術

隨著科學技術的發展，大口徑非球面反射鏡在天文、空間光學和軍事領域得帶越來越廣泛的應用，對光學加工的效率和質量要求越來越高，提出了新的挑戰。

針對大口徑反射鏡銑磨及研磨階段的面形測量，國內普遍采用刀口儀和三坐標測量機進行測量，其中，刀口儀測量非球面首先要將研磨階段的反射鏡進行表面拋光，然后再利用相應測試光路進行測量，這種方式費時費力，且無法進行量化，只能依靠工藝人員經驗判斷；采用三坐標測量機進行非球面面形輪廓檢測，可以獲取較高的面形測量精度，但需要在加工工位與檢測工位之間進行頻繁的吊運安裝，效率低、風險大。因此，亟需采用高精度的在位面形輪廓檢測系統，解決大口徑反射鏡毛坯制作、銑磨及研磨加工階段的輪廓測量中的高精度、高效率、高風險問題。

發明內容

本發明解決的技術問題為：克服現有技術不足，提供一種大口徑反射鏡面形輪廓在位檢測方法及裝置，提高測量效率，針對大鏡光軸豎直加工及檢測狀態，提出一種基于智能機械手和激光跟蹤儀的面形輪廓在位測試系統。

本發明解決的技術方案為：一種大口徑反射鏡面形輪廓在位檢測裝置，包括：機械手(1)、激光跟蹤儀主機(2)、待測反射鏡(3)、反射鏡支撐工裝(4)、反射鏡基準定位裝置(5)、靶球(6)、機械手的接口裝置(7)；

機械手的接口裝置(7)，包括：磁力座(71)、柔性力傳感器(72)、機械手接口(73)；

磁力座(71)與機械手接口(73)實現剛性連接；柔性力傳感器(72)安裝在機械手接口(73)上；機械手(1)和機械手接口(73)剛性連接；機械手(1)位于反射鏡支撐工裝(4)旁；

待測反射鏡(3)置于反射鏡支撐工裝(4)上，待測反射鏡(3)的加工面朝上；

靶球(6)能夠與待測反射鏡(3)接觸，靶球(6)通過磁性能夠吸在磁力座(71)上；

激光跟蹤儀主機(2)的激光發射方向對準靶球(6)開口處；

反射鏡基準定位裝置(5)安裝在待測反射鏡(3)的基準面上，反射鏡基準定位裝置(5)能夠定義待測反射鏡(3)的空間坐標系；

待測反射鏡(3)面形輪廓在位檢測時，機械手(1)能夠通過機械手的接口裝置(7)控制靶球(6)與待測反射鏡(3)的加工面輕微接觸多次，機械手(1)能夠控制靶球(6)與待測反射鏡(3)的加工面的接觸壓力，避免靶球(6)劃傷待測反射鏡(3)的加工面，柔性力傳感器(72)能夠監控靶球(6)與待測反射鏡(3)的接觸壓力；

機械手(1)能夠按照預先規劃的路徑使靶球(6)在待測反射鏡(3)加工面上打點掃描，實現待測反射鏡(3)的面形輪廓掃描，直至掃描路徑覆蓋整個待測反射鏡的加工面；

激光跟蹤儀主機(2)實時測量靶球(6)中心的空間坐標集，并能夠根據測量得到的靶球(6)中心的空間坐標集，確定待測反射鏡(3)加工面的輪廓。