[發明專利]透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置與方法

有效

• 申請號: 202110210618.0
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113029022B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 陳善勇;戴一帆;薛帥;王序;翟德德;劉俊峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/06;G01B9/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

1.一種透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置，其特征在于，包括分別安裝有激光波面干涉儀（1）以及干涉儀光軸方向平移臺（2）的隔振平臺，所述激光波面干涉儀（1）的出光口設有球面鏡頭（11），所述干涉儀光軸方向平移臺（2）上安裝有殼體偏擺轉臺（3），所述殼體偏擺轉臺（3）上安裝有殼體回轉轉臺（4），所述殼體回轉轉臺（4）上安裝有殼體對心平臺（5），所述殼體對心平臺（5）上設有用于安裝被測量的半球殼體（6）的安裝位，且殼體偏擺轉臺（3）與殼體回轉轉臺（4）的軸線交匯于被測量的半球殼體（6）的球心；所述透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置的應用方法包括：

S1：子孔徑對準：干涉儀光軸方向平移臺（2）、殼體偏擺轉臺（3）、殼體回轉轉臺（4）以及殼體對心平臺（5），使得激光波面干涉儀（1）發出的測試光束通過球面鏡頭（11）后的焦點與被測量的半球殼體（6）的外球面球心重合實現共焦，且在殼體偏擺轉臺（3）或殼體回轉轉臺（4）的轉動調節過程中始終保持共焦狀態；

S2：調節殼體偏擺轉臺（3），選擇一個當前偏擺角度；

S3：調節殼體回轉轉臺（4），選擇一個當前圓周方向；

S4：針對當前偏擺角度、當前圓周方向的子孔徑進行單個子孔徑測量，步驟包括：若被測量的半球殼體（6）的內外球面同心，則應用激光波面干涉儀（1）的波長調諧相移功能，一次測量同時獲得被測量的半球殼體（6）的子孔徑的外球面面形、內球面面形和內外球面厚度差；若被測量的半球殼體（6）的內外球面不同心，則首先測得外球面面形W1，然后調整干涉儀光軸方向平移臺（2）使激光波面干涉儀（1）發出的測試光束透過球面鏡頭（11）后的焦點與被測量的半球殼體（6）內球面球心重合實現共焦，測得內球面面形W2，對外球面面形W1、內球面面形W2兩組數據進行橫坐標畸變校正后，計算得到內外球面厚度差(W2-W1)/n，其中n為被測量的半球殼體（6）材料在激光波面干涉儀（1）發出的激光光束波長下的折射率；

S5：判斷圓周方向是否遍歷完畢，若遍歷完畢，則跳轉下一步，否則跳轉步驟S3；

S6：判斷偏擺角度是否遍歷完畢，若遍歷完畢，則跳轉下一步，否則跳轉步驟S2；

S7：將所有的子孔徑測量拼接，得到全表面分布的半球殼體形位誤差數據；

S8：將得到的全表面分布的半球殼體形位誤差數據進行諧波分解，從而得到不同階次的角度諧波分量值。

2.根據權利要求1所述的透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置，其特征在于，所述激光波面干涉儀（1）為具有相移干涉功能的激光波面干涉儀。

3.根據權利要求2所述的透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置，其特征在于，被測量的半球殼體（6）內外球面同心，所述激光波面干涉儀（1）為波長調諧相移干涉儀。

4.根據權利要求3所述的透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置，其特征在于，所述球面鏡頭（11）的參數滿足鏡頭f/數1。

5.根據權利要求4所述的透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置，其特征在于，所述干涉儀光軸方向平移臺（2）的運動方向平行于激光波面干涉儀（1）的光軸。

6.根據權利要求5所述的透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置，其特征在于，所述殼體偏擺轉臺（3）為電控轉臺，所述殼體偏擺轉臺（3）的軸線為豎直方向且與激光波面干涉儀（1）的光軸垂直，所述殼體偏擺轉臺（3）的分度精度優于1′。

7.根據權利要求6所述的透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置，其特征在于，所述殼體回轉轉臺（4）為電控轉臺，所述殼體回轉轉臺（4）的軸線與干涉儀（1）的光軸垂直，且分度精度優于1′。

8.根據權利要求7所述的透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置，其特征在于，所述殼體對心平臺（5）包括相互連接的二維平移調整機構（51）和平移調整機構（52），所述二維平移調整機構（51）垂直于殼體回轉轉臺（4）的軸線的平面，所述平移調整機構（52）的運動方向為沿殼體回轉轉臺（4）軸線方向。