[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

本發明公開了一種透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置與方法，本發明形位誤差干涉測量裝置包括分別安裝有激光波面干涉儀以及干涉儀光軸方向平移臺的隔振平臺，所述激光波面干涉儀的出光口設有球面鏡頭，所述干涉儀光軸方向平移臺上安裝有殼體偏擺轉臺，所述殼體偏擺轉臺上安裝有殼體回轉轉臺，所述殼體回轉轉臺上安裝有殼體對心平臺，所述殼體對心平臺上設有用于安裝被測量的半球殼體的安裝位，且殼體偏擺轉臺與殼體回轉轉臺的軸線交匯于被測量的半球殼體的球心，可用于透明半球殼體的內外球面面形誤差和厚度差的干涉測量，具有結構簡單，精度高的優點；本發明方法基于相移干涉子孔徑掃描拼接原理，測量范圍大而分辨率高。

技術領域

本發明涉及光學精密測量技術領域，具體涉及一種透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置與方法。

背景技術

透明半球殼體零件如高品質熔石英半球諧振子是半球諧振陀螺中的一個關鍵零件，其形狀為帶有中心錨柱的半球形薄壁殼體，直徑一般為壁厚一般為0.3～1.1mm。理想的諧振子應具有高品質因數、彈性物質和能量耗散的各向同性，但實際加工工藝受限于機床精度，導致半球殼體的內、外球面面形與厚度差不均勻，相應地諧振子的質量分布不均勻，特別是質量分布偏差四次諧波的存在，導致諧振子中出現兩個相互間展成45°的兩個固有軸系，諧振子沿這兩個軸中的每個軸振動的固有頻率都能達到極大和極小值，極大和極小的頻率差即固有頻率的裂解對陀螺性能造成嚴重影響。

段榮等在公開號CN106052577B的中文專利文獻中公開了一種光學干涉法球徑球度檢測儀及檢測方法，其中涉及球面表面形狀及曲率半徑的檢測，程云勇等在公開號CN11735-0A的中文專利文獻中公開了一種鐘形球殼零件測量裝置及其測量方法，其中涉及非透明球殼零件表面高精度檢測的方法，陳善勇等在CN20101055740.3的中文專利文獻中公開了一種光學球體零件全球面三維球度誤差的檢測方法與裝置，其中涉及球體零件全球面的面形誤差檢測方法與裝置。但是，以上方法都只能檢測球體或球殼零件的面形誤差，而無法檢測殼體厚度誤差。對于半球諧振子，除了球面的面形誤差外，還必須檢測其內外球面的厚度差，面形誤差與厚度差共同作用，決定了諧振子的質量分布均勻性。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置與方法，本發明透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置可用于透明半球殼體的內外球面面形誤差和厚度差的干涉測量，具有結構簡單，精度高的優點；本發明方法基于相移干涉子孔徑掃描拼接原理，測量范圍大而分辨率高。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種透明半球殼體零件的形位誤差干涉測量裝置，包括分別安裝有激光波面干涉儀以及干涉儀光軸方向平移臺的隔振平臺，所述激光波面干涉儀的出光口設有球面鏡頭，所述干涉儀光軸方向平移臺上安裝有殼體偏擺轉臺，所述殼體偏擺轉臺上安裝有殼體回轉轉臺，所述殼體回轉轉臺上安裝有殼體對心平臺，所述殼體對心平臺上設有用于安裝被測量的半球殼體的安裝位，且殼體偏擺轉臺與殼體回轉轉臺的軸線交匯于被測量的半球殼體的球心。

可選地，所述激光波面干涉儀為具有相移干涉功能的激光波面干涉儀。

可選地，被測量的半球殼體內外球面同心，所述激光波面干涉儀為波長調諧相移干涉儀。

可選地，所述球面鏡頭的參數滿足鏡頭f/數1。

可選地，所述干涉儀光軸方向平移臺的運動方向平行于激光波面干涉儀的光軸。

可選地，所述殼體偏擺轉臺為電控轉臺，所述殼體偏擺轉臺的軸線為豎直方向且與激光波面干涉儀的光軸垂直，所述殼體偏擺轉臺的分度精度優于1′。

可選地，所述殼體回轉轉臺為電控轉臺，所述殼體回轉轉臺的軸線與干涉儀的光軸垂直，且分度精度優于1′。