[發(fā)明專利]一種半球諧振子的球面面形檢測方法

有效

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• 申請日: 2020-12-26
• 公開（公告）號: CN112729159B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊長城;劉軍漢;車馳騁;張熙
• 申請（專利權(quán)）人: 華中光電技術(shù)研究所（中國船舶重工集團公司第七一七研究所）
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 劉璐

本發(fā)明提供了一種半球諧振子的球面面形檢測方法，沿激光干涉儀測試光束光軸方向依次設(shè)置半球諧振子和拋物面標準鏡，使半球諧振子外球面球心與拋物面標準鏡焦點重合，構(gòu)建測試光路。通過激光干涉儀進行測試獲得半球諧振子外球面的面形波像差。然后，調(diào)整半球諧振子，使半球諧振子內(nèi)球面球心與拋物面標準鏡焦點重合，通過激光干涉儀進行測試獲得半球諧振子內(nèi)球面的面形波像差。本發(fā)明針對半球諧振子內(nèi)外表面的球面區(qū)域呈現(xiàn)環(huán)帶的特點，采用非接觸式激光干涉法，采用拋物面標準鏡和球面標準鏡，構(gòu)建特殊的測試光路，實現(xiàn)對半球諧振子內(nèi)外表面的整個球面環(huán)帶的高精度測量，且測試效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石英玻璃、氟化鎂、硫化鋅、硒化鋅等半球形罩的面形檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半球諧振子的球面面形檢測方法。

背景技術(shù)

半球諧振子是半球諧振陀螺的核心部件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，它一般采用高純度石英玻璃制作，包括內(nèi)球面和外球面構(gòu)成的半球面薄殼、過兩球面中心的支撐桿，內(nèi)球面、外球面與支撐桿之間通過圓弧面平滑過渡。

半球諧振子的加工質(zhì)量直接決定了半球諧振陀螺的性能，內(nèi)外球面面形是半球諧振子加工質(zhì)量檢測和控制的關(guān)鍵指標之一，而其特殊的形狀給面形檢測造成很大的困難。球面面形檢測一般采用樣板法、接觸采點法、圓度儀法和激光干涉法。

樣板法是通過光學(xué)樣板與對應(yīng)的被測球面接觸，人眼觀察由面形偏差出現(xiàn)的不同光圈，來對被測球面面形進行判斷。該方法采用接觸式測量，樣板與被測球面接觸易使被測球面產(chǎn)生劃痕；由于樣板本身存在面形誤差及人工判讀因素，檢測精度不高，且不易精確定位偏差位置，難于為后續(xù)修形提供精確指導(dǎo)；對于半球形零件，難于一次性測量全口徑球面面形誤差。

接觸采點法通常采用三坐標或輪廓儀測量球面面形。三坐標測量采用探針采點或掃描測量，然后進行面形擬合，測量精度不高(微米級)。輪廓儀采用接觸式探針掃描測量，只能測量球面上的一條線，不能一次性測量整個球面的三維面形，且探針與支撐桿干涉，難于對內(nèi)球面進行有效測量。

圓度儀法是先將半球諧振子對稱軸與圓度儀的轉(zhuǎn)軸調(diào)整到完全一致后，通過探針多次測量諧振子內(nèi)外表面不同截面的圓弧曲線，通過這些圓弧曲線來了解內(nèi)外表面的形狀誤差和對稱性，對面形了解程度與測試截面的間距(截面密集程度)有關(guān)，難于從測試結(jié)果直觀地了解內(nèi)外球面的整體面形，測試時間長，效率低。

激光干涉法測量一般采用激光干涉儀和不同F(xiàn)數(shù)(相對口徑倒數(shù))標準透鏡形成檢測光路，滿足不同曲率半徑球面零件的面形檢測。采用常規(guī)的干涉法，只能測量一個球冠形狀的面形，也即每次只能檢測半球的一部分，無法一次性對半球面形進行整體測量。如果采用多次測量球面不同局部的面形，然后用拼接的方法拼接出整個半球的面形，對測試設(shè)備、操作人員、測試環(huán)境等提出了較高的要求，且面形無縫拼接難度大、測試效率低。

常規(guī)的球面面形測量方法無法一次性對半球諧振子的球面面形進行高精度測量，因此，如何準確測量半球諧振子的整個球面面形，成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明實施例提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的半球諧振子的球面面形檢測方法。

本發(fā)明實施例提供一種半球諧振子的球面面形檢測方法，包括：

101，沿激光干涉儀測試光束光軸方向依次設(shè)置半球諧振子和拋物面標準鏡，使半球諧振子外球面球心與拋物面標準鏡焦點重合，構(gòu)建測試光路；

102，通過激光干涉儀進行測試獲得半球諧振子外球面的面形波像差S3；

103，調(diào)整半球諧振子，使半球諧振子內(nèi)球面球心與拋物面標準鏡焦點重合，通過激光干涉儀進行測試獲得半球諧振子內(nèi)球面的面形波像差S2。

其中，在步驟101之前，該方法還包括：

以測試光路的可測試區(qū)域覆蓋半球諧振子外表面球面環(huán)帶區(qū)域為條件，分析確定拋物面標準鏡的口徑。