[發明專利]大口徑透鏡輪廓檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 202110864997.5
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113587845B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 安其昌;吳小霞;林旭東;劉欣悅;王建立;陳濤;王越
• 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: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發明提出了一種大口徑透鏡輪廓檢測裝置，包括：測量掃描模塊、自準直模塊、成像模塊、處理模塊。測量掃描模塊包括相機、機械臂、掃描單元、轉臺；相機與機械臂固定連接，機械臂帶動掃描單元對位于旋轉臺上的待測透鏡進行掃描，獲取待測透鏡不同點對應的表面信息；自準直模塊包括自準直儀、與機械臂固定連接的平面鏡，用于對機械臂的往復移動進行準直；自準直儀發出準直光束至平面鏡，利用平面鏡反射的光束與準直光束的偏移量對機械臂進行準直；成像模塊用于接收測量掃描模塊掃描形成的待測透鏡的表面信息。本發明所提供的大口徑透鏡輪廓檢測裝置及檢測方法能夠實現實時檢測待測透鏡表面；不存在誤差累積，檢測精度高。

技術領域

本發明屬于透鏡檢測技術領域，具體涉及一種大口徑透鏡輪廓檢測裝置及檢測方法。

背景技術

大口徑大視場望遠鏡在近二十年來發展獲得了飛速發展，為了獲得更高的巡天效率與集光能力，其口徑與視場都在不斷擴大。主動光學作為大口徑大視場望遠鏡的關鍵技術，已經獲得了廣泛的應用。國外已經研制并成功運行多臺大口徑大視場望遠鏡，8米級的LSST已經投入建設，而國內尚未開展兩米以上的大視場望遠鏡研究。不論是在占領“太空高地”保障國土安全方面，還是在探測存在撞擊威脅的小行星等天文學鄰域，均存在較大的差距。大口徑透鏡是大口徑望遠鏡的重要組成部分，因此大口徑透鏡的輪廓檢測技術尤為重要。傳統對于凸面的檢測以擺臂輪廓儀與子孔徑拼接為主。但是，以上兩種方法均無法實現實時檢測，同時，檢測過程也需要精密位移機構輔助。

發明內容

本發明克服現有技術的不足，本發明提供一種大口徑透鏡輪廓檢測裝置及檢測方法。

一種大口徑透鏡輪廓檢測裝置，包括：測量掃描模塊、自準直模塊、成像模塊、處理模塊。

所述測量掃描模塊包括用于視覺定位的相機、往復移動的機械臂、位于所述機械臂上的掃描單元、用于帶動所述待測透鏡旋轉的轉臺。

所述相機與所述機械臂固定連接，所述機械臂帶動所述掃描單元對位于所述旋轉臺上的待測透鏡進行掃描，獲取待測透鏡不同點對應的表面信息。

所述自準直模塊包括自準直儀、與所述機械臂固定連接的平面鏡，所述自準直模塊用于對所述機械臂的往復移動進行準直。

所述自準直儀發出準直光束至所述平面鏡，利用所述平面鏡反射的光束與準直光束的偏移量對所述機械臂進行準直。

所述成像模塊用于采集所述測量掃描模塊掃描形成的待測透鏡的表面的數據，并將所述表面的數據傳輸至所述處理模塊。

所述處理模塊用于接收所述表面的數據，并根據所述表面的數據計算待測透鏡的矢高信息或待測透鏡的斜率，以得到待測透鏡的輪廓信息。

進一步地，所述掃描單元為邁克爾遜干涉系統或共聚焦掃描干涉系統。

進一步地，所述掃描單元設有至少兩個掃描頭，用于實現同時對所述待測透鏡的多個測量點進行掃描，其中至少有一個掃描頭位于所述掃描單元的中心點。

本發明還提供大口徑透鏡輪廓的檢測方法，包括以下步驟：

S1、利用所述相機的機器視覺對所述機械臂定位。

S2、根據預先設定的掃描路徑，移動所述機械臂至所述待測透鏡處，轉動所述轉臺和/或移動所述機械臂以配合所述掃描單元進行掃描。

S3、重復S1、S2，重復次數為M，M≥1。

S4、根據所述掃描單元掃描的待測透鏡的表面信息，利用所述處理模塊計算獲取所述待測透鏡表面的矢高信息或斜率，以得到待測透鏡的輪廓信息。

進一步地，在步驟S2的掃描過程中對所述機械臂進行準直校正。

進一步地，步驟S4具體為：