[發明專利]長條狀光學元件面形的快速拼接檢測裝置和測量方法

在審

• 申請號: 201711124538.3
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107990839A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 頓愛歡;邵建達;嵇文超;張陽;吳福林;徐學科
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31317
• 代理人: 張寧展

技術領域

本發明涉及光學元件表面面形檢測，特別是一種長條狀光學元件面形的快速拼接檢測裝置和測量方法。

背景技術

光學干涉測量技術是許多光學儀器和測量技術的基礎，光學加工和檢測技術的不斷發展使得大口徑光學系統在天文、空間光學和軍事等領域得到了愈來愈廣泛的應用。目前各種領域的光學元件都朝著大尺寸、大徑厚比兩個極端方向發展，甚至達到米量級，其面形加工精度越來越高。在當前發展態勢下，快速、準確、數字化的檢測技術是實現光學元件高精度、批量化生產的關鍵問題。針對大口徑光學元件的全口徑面形測量問題，人們普遍采用大口徑激光干涉儀進行測量，但是大口徑激光干涉儀造價太高，機體笨重，系統誤差較大、恒溫時間過長，社會普及率過低，極大的降低了光學元件的生產和檢測效率。另外，如果不采用大口徑干涉儀，在目前的光學玻璃加工車間，主要采用的是樣板法來判斷表面光學質量，該方法通過把標準的樣板與待測玻璃接觸，觀測兩者所形成的干涉條紋光圈數來判斷包邊玻璃的面形情況，這種方法不但精度低，而且不能定量的給出面形偏差數據，并且很容易對所測的玻璃表面造成劃痕，最終會影響玻璃表面的光學質量，所以需要新的方法來定量的測試包邊玻璃面形。

發明內容

本發明的目的在于提供一種長條狀光學元件面形的快速拼接檢測裝置和測量方法。它克服了大口徑光學元件側面具有端面角度而難以測量、干涉儀口徑遠小于側面長度的缺點，提高了整體集成化和自動化程度，使檢測過程可控、量化和可重復。該方法適用于小口徑干涉儀對大口徑光學元件面形的快速、精確測量，降低了測量難度和成本，提高了自動化的測量程度，大大提高了面形檢測效率。

本發明的技術方案如下：

一種長條狀光學元件面形的快速拼接檢測裝置，其特點在于該裝置包括：水平調節機構、垂直調節機構、氣浮平臺、二維精密調整臺、大口徑光學元件、伺服電機、數控直線導軌、運動電控箱、小口徑數字化激光干涉儀和電子計算機；

在所述的氣浮平臺上設置所述的二維精密調整臺和所述的數控直線導軌，將所述的大口徑光學元件放置在所述的二維精密調整臺上，所述的水平調節機構和垂直調節機構控制所述的二維精密調整臺，以精細調整所述的大口徑光學元件的俯仰參數和高低位置；

所述的數控直線導軌上設有電控移動平臺，該電控移動平臺在所述的伺服電機驅動下沿所述的數控直線導軌做直線運動；

所述的小口徑數字化激光干涉儀固定在所述的電控移動平臺上，在所述的伺服電機帶動下所述的小口徑數字化激光干涉儀沿所述的數控直線導軌直線運動；

所述的伺服電機與運動電控箱連接并受其控制；所述的運動電控箱的控制端和小口徑數字化激光干涉儀的輸出端分別與所述的電子計算機連接并受其控制；

所述的面形拼接軟件安裝在所述的電子計算機上。

利用上述長條狀光學元件面形快速拼接檢測裝置進行長條狀光學元件面形快速拼接的檢測方法，包括如下步驟：

1)首先將大口徑光學元件放置在所述的二維精密調整臺上，調節所述的水平調節機構和垂直調節機構，使所述的大口徑光學元件的待測表面與所述的數控直線導軌平行，并使待測平面的中心高度與所述的小口徑數字化激光干涉儀的中心孔徑高度一致；

2)利用電子計算機通過所述的運動電控箱、驅動所述的伺服電機帶動所述的小口徑數字化激光干涉儀，處于所述的數控直線導軌的一端，并位于所述的大口徑光學元件待測平面的初始位置；

3)按照所述的小口徑數字化激光干涉儀操作規程，打開各部分控制開關，使所述的小口徑數字化激光干涉儀進入正常工作狀態；

4)依次打開電子計算機和面形拼接檢測軟件；在軟件中根據待測大口徑光學元件的長度和口徑設置小口徑數字化激光干涉儀技術參數，包括：

全口徑面形：指待測大口徑光學元件的整體面形精度，即PV；

子孔徑面形：指利用小口徑數字化激光干涉儀每次測量的面形值，即為一個子孔徑面形值，即pv；

拼接重疊率：指相鄰兩個子孔徑的拼接重疊區域占子孔徑的百分比，一般選擇30％和50％，可根據具體情況進行調節；

拼接次數：根據子孔徑大小和拼接重疊率以及待測大口徑光學元件的口徑進行計算所得；

測量速度：指小口徑數字化激光干涉儀在每個子孔徑之間測量的移動速度和每個子孔徑面形的測量時間；

拼接子孔徑數：指根據拼接次數計算出的全部測量完成大口徑光學元件面形所需的子孔徑數量，記為N；

軟件參數設置完成后，將所述的小口徑數字化干涉儀對準大口徑光學元件(5) 待測平面的第一個子孔徑位置，令n＝1，點擊開始測量；