[發明專利]基于擺臂式輪廓檢測的面形離焦量變化值的測量方法

有效

• 申請號: 201911356311.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN110879046B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 熊玲;胡海翔;戚二輝;羅霄;薛棟林;張學軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 尹慶娟

基于擺臂式輪廓檢測的面形離焦量變化值的測量方法屬于光學元件面形檢測技術領域，目的在于解決現有技術存在的面形離焦量測量結果不準確以及測量過程繁瑣的問題。本發明包括以下步驟：采用擺臂式輪廓檢測方法對待測面進行檢測，獲得加工前多條采樣輪廓線坐標值；采用最小二乘方法進行傾斜擬合，得到待測面加工前擺臂式輪廓檢測裝置中采樣輪廓線的傾斜值；對待測面進行加工，加工完成后清洗待測工件表面；對加工后多條采樣輪廓線坐標值采用最小二乘方法進行傾斜擬合，得到待測面加工后擺臂式輪廓檢測裝置中采樣輪廓線的傾斜值；加工前后的傾斜值作差，從傾斜差值中提取獲得待測面面形加工前后的離焦量變化值。

技術領域

本發明屬于光學元件面形檢測技術領域，具體涉及一種基于擺臂式輪廓檢測的面形離焦量變化值的測量方法。

背景技術

擺臂式輪廓檢測技術由于其測量動態范圍大的優點，近年來被用于大口徑光學元件面形加工過程的面形檢測。例如在申請號為201510589812.9的發明專利就公開了一種擺臂輪廓儀，旨在實現對于超大口徑的面形高精度檢測。

從以上現有技術可以看出，擺臂式輪廓檢測是基于球面的采樣基底實現對目標面形的測量；但是受這種檢測原理和結構的限制，擺臂式輪廓檢測結果中面形離焦量信息與系統姿態誤差耦合，難以準確測量待測面形的離焦值。為獲得待測面形的離焦值，往往需要借助額外的手段輔助測量，測量過程繁瑣。

如公開發表在《光學學報》上的《2m量級SiC非球面反射鏡的擺臂輪廓檢測》一文中，采用激光跟蹤儀對面形離焦量進行測量，結合擺臂式輪廓檢測的方式，指導2m口徑反射鏡完成研磨階段的面形加工。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于擺臂式輪廓檢測的面形離焦量變化值的測量方法，解決現有技術存在的面形離焦量測量結果不準確以及測量過程繁瑣的問題。

為實現上述目的，本發明的基于擺臂式輪廓檢測的面形離焦量變化值的測量方法包括以下步驟：

步驟一：將擺臂式輪廓檢測裝置裝調至測頭掃描軌跡位于待測鏡最接近球面上，記錄下當前機床上的位置讀數；

步驟二：采用擺臂式輪廓檢測方法對待測面進行檢測，獲得加工前多條采樣輪廓線坐標值；

步驟三：對步驟二獲得的加工前多條采樣輪廓線坐標值采用最小二乘方法進行傾斜擬合，得到待測面加工前擺臂式輪廓檢測裝置中采樣輪廓線的傾斜值；

步驟四：移走擺臂式輪廓檢測裝置，對待測面進行加工，加工完成后清洗待測工件表面；

步驟五：根據步驟一中獲得的位置讀數將擺臂式輪廓檢測裝置移回，并重復步驟二對加工后的待測面進行面形檢測，獲得加工后多條采樣輪廓線坐標值；

步驟六：對步驟五中獲得的加工后多條采樣輪廓線坐標值采用最小二乘方法進行傾斜擬合，得到待測面加工后擺臂式輪廓檢測裝置中采樣輪廓線的傾斜值；

步驟七；將步驟六與步驟三的傾斜值作差，從傾斜差值中提取獲得待測面面形加工前后的離焦量變化值。

本發明的有益效果為：本發明的基于擺臂式輪廓檢測的面形離焦量變化值的測量方法從所有采樣輪廓線中提取姿態信息，采用差分最小二乘擬合的方法，分離出檢測數據中的離焦量變化信息；利用本發明的方案在面形測量的同時完成離焦量信息的高精度提取。這樣，在不需要其他輔助手段進行二次測量的情況下，在待測面面形加工過程中，可以實現對加工前后的面形離焦量變化信息進行檢測，有效指導工件面形加工收斂。

附圖說明

圖1為本發明的基于擺臂式輪廓檢測的面形離焦量變化值的測量方法流程圖；

圖2為通過本發明對第一實施例所述的采樣輪廓線的示意圖；

圖3為通過本發明對第一實施例所述的傾斜姿態分離的坐標；