[發明專利]一種可提供位置和角度基準的光學基準件的標定方法

有效

• 申請號: 201811034266.2
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109163658B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 李杏華;呂澤奎;房豐洲;黃銀國;張震楠;黃武;張冬;高凌妤;魏煊;楊曉喚
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種可提供位置和角度基準的光學基準件的標定方法，待標定的光學基準件的表面加工有旋轉拋物面陣列，所采用的設備包括輔助運動臺，光學位置讀數頭和激光干涉儀。采用以下的步驟：干涉鏡組和反射鏡選擇直線度測量鏡組使所述光學位置讀數頭在運動軸的攜帶下移動到基準件拋物面陣列的基準點P(1,1)范圍內，記錄系統標定的零位點；標定基準行上各拋物面中心距基準點P(1,1)的y方向距離；標定基準列上各拋物面中心距基準點P(1,1)的x方向距離；以基準列第i行拋物面P(i,1)為起始點，標定第i行拋物面P(i,j)距P(i,1)在x方向上的距離x(i,j)；以基準行第j列拋物面P(1,j)為起始點，標定第j列拋物面P(i,j)距P(1,j)在y方向上的距離y(i,j)；得到拋物面陣列上各點距基準點的距離標定矩陣。

技術領域

本發明涉及一種光學基準件的標定方法，特別是一種可提供位置和角度基準的光學基準件的標定方法。

背景技術

光學自由曲面具有很大的加工自由度，加工精度高，可以用作測量的基準件。如光學旋轉拋物面具有表面斜率變化與位置變化成線性關系的特點，可以用于對位置的測量。目前成熟的加工技術中，對單個光學旋轉拋物面的面型及表面粗糙度的加工具有很高的精度，光學旋轉拋物面用于測量時往往采用多個拋物面排布組合成陣列的方式使用，而目前的加工技術中對各個拋物面之間的中心間距定位精度不高或需要付出很大的加工代價。而測量系統整體精度的提高同時依賴于單個旋轉拋物面的加工精度和多個拋物面間距的定位精度。

在許多應用場合，例如數控機床、多軸位移臺的運動檢測需要使用位置基準和角度基準進行測量。使用光學自由曲面加工技術設計加工一種可提供位置和角度基準的光學基準件用于測量檢測。由于各個旋轉拋物面型的排布加工過程中，各個旋轉拋物面的中心與設計的理論位置將存在偏差，以及基準件在長期的使用中受到外界環境條件的影響發生微小變形，各個特征點間的間距也將與設計值產生偏差，因此僅用旋轉拋物面間的設計間距和角度作為基準對被測量系統的位置及角度進行測量是不正確的，實際加工出的拋物面間距和角度與理論設計的間距和角度必然不同，因此需要對實際加工出的基準件上的各個拋物面特征間距和角度進行標定，進而提高使用該標準件對被測系統位置和角度量測量的準確性和精度。

中國專利申請CN2017103981012公布了一種基于曲面基準的二維位移測量方法，該專利中提及的曲面基準即為旋轉拋物面，光學旋轉拋物面上點的坐標與其所在的切線的夾角具有一一對應的特征，本專利申請實施例提及的光學基準件與該專利提及的光學旋轉拋物面相同，但本專利申請公布的標定方法不限于對旋轉拋物面，其他具有類似的自由曲面特征的光學基準件標定方法與此基本一致。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種可提供位置和角度基準的光學基準件的標定方法，采用該方法消除旋轉拋物特征面加工定位誤差，為位置和角度檢測提供基準數據。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：