球面干涉拼接測量裝置及其調整方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種球面誤差檢測裝置及方法，特別是一種球面干涉拼接測量裝置及其調整方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技水平和工業水平的發展，在現代的工業生產中對大口徑光學零件的要求越來越高。采用傳統的方法，使用干涉儀對大型球面光學零件測量，需要較大的干涉儀和參考鏡，加工周期長，而且加工成本高，采用拼接干涉方法可以解決這個問題。對于球面誤差的拼接干涉測量裝置及方法，雖然它能夠高精度測量，但其被測件的安裝調整較為困難，而且對被測件的調整精度要求非常高，阻撓了此方法的發展推廣。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種球面干涉拼接測量裝置及其調整方法，能夠實現對被測件的快速、有效、精確調整。
[0004]為了達到上述目的，本發明的構思是:
利用拼接思想測量球面零件，由于測量的子孔徑較小，要進行拼接檢測，被測件不僅要實現上下移動，還要調整使被測件的球心與計算全息片(Computer-Generated Hologram,CGH)產生的球面波的焦點重合，并且實現在被測件旋轉過程中其球心與球面波焦點始終重入口 ο
[0005]調整機構分兩部分，一部分使被測件的球心與調整臺的旋轉中心線重合，保持這部分不變，調整另一部分使被測件的球心與CGH產生的球面波焦點重合，可以確保被測件在旋轉過程中被測件的球心與CGH產生的球面波焦點重合，穩定測量;一維升降臺實現被測件的上下移動;測量過程中，將被測表面反射光點控制在十字交叉線中心，確保每個子孔徑都有干涉條紋。該調整機構及其調整方法最終實現球面零件的全口徑檢測。
[0006]根據上述的發明構思，本發明采用下述技術方案:
一種球面干涉拼接測量裝置，包括干涉儀、支座、六維調整架、CGH、一維導軌平臺、被測件、一維調整機構、二維調整機構、四維調整機構、電控升降臺；所述支座上安裝干涉儀和一維導軌平臺，所述一維導軌平臺上安裝六維調整架，所述CGH安裝在六維調整架上，使干涉儀出射光軸能夠通過CGH的中心，并且能調整CGH與被測件之間的距離；由所述一維調整機構、二維調整機構、四維調整機構和電控升降臺組成被測件調節機構，被測件調節機構下端是電控升降臺，所述電控升降臺上面固定四維調整機構，用來調整被測件的球心與CGH產生的球面波焦點重合，所述四維調整機構上面固定二維調整機構，用來調整被測件的球心與被測件調節機構的旋轉中心線重合，所述一維調節機構固定在二維調整機構上，一維調節機構上面固定被測件。
[0007]所述一維導軌平臺是:安裝板兩側固定滑軌，兩個滑塊分別沿滑軌的平行方向自由移動，兩個滑塊上面固定連接板;連接板上面固定六維調整架。
[0008]所述一維調整機構是:被測件固定在旋轉軸上，旋轉軸固定在第一精密轉動平臺上，第一精密轉動平臺固定在連接板上，滿足被測件繞著旋轉軸自轉自由度的調節。
[0009]所述二維調整機構是:上二維直動平臺上面固定連接板，滿足被測件水平面上前后左右移動兩個自由度的調節。
[0010]所述四維調整機構是:下二維直動平臺上面固定一維豎直方向直動平臺，而第二精密轉動平臺固定在該一維豎直直動平臺上，滿足被測件水平方向前后左右移動，水平旋轉，上下移動四個自由度的調節。
[0011 ] 一種球面干涉拼接測量裝置的調整方法，用于對上述的球面干涉拼接測量裝置進行調整，操作步驟如下:
1)安裝調整CGH:CGH安裝在六維調整架上，將六維調整架安裝在一維導軌平臺上；
2)調整二維調整機構:使用水平的千分表對被測件進行調心:調心是將千分表指針頂在被測件上，通過調整上二維直動平臺來調節被測件球面的球心位置，直至千分表示數在被測件轉動過程中幾乎不變；
3)調整一維導軌平臺與電控升降臺:移動一維導軌平臺和電控升降臺的位置，使CGH與被測件的球心距離為CGH產生的球面波的后焦點，并且調整被測件在適合的高度;調整CGH的方位，使干涉儀光軸垂直通過CGH的中心；
4)調整四維調整機構:首先在光源模式下找到反射光斑，通過調節下二維直動平臺和一維豎直直動平臺，將反射光斑逐漸調至十字交叉線中心;再切換至條紋模式進行細調，根據干涉條紋不同而調節不同自由度:面對干涉儀，豎條紋則調節左右移動，橫條紋則調節上下移動，中間疏兩邊密條紋則調節離焦;干涉條紋越少，被測件球心與球面波焦點重合越好；
5)保持步驟3)的狀態，對被測件再進行一次調心，并切換至光源模式，根據被測件的大小，調整第一精密轉動平臺至一定角度，重復步驟4);
6)不斷調整第一精密轉動平臺，并切換至光源模式，使光點不偏出十字交叉中心，確保在條紋模式下被測件轉動一周，每個位置都有干涉條紋圖，實現整周檢測。
[0012]7)對于較大的被測件，重復步驟5)和6)，直至被測件的所有區域測量完畢。
[0013]與現有技術相比，本發明球面干涉拼接測量裝置及其調整方法的有益效果是:
本裝置能夠方便、快速、準確調整球面被測件以滿足測量要求，有效的解決了被測球面零件在測量中安裝和調整困難的問題，實現其全口徑檢測。
【附圖說明】
[0014]圖1是球面干涉拼接測量裝置的整體結構示意圖。
[0015]圖2是球面干涉拼接測量裝置中被測件調節機構的結構示意圖。
[0016]圖3是一維調整機構的結構示意圖。
[0017]圖4是二維調整機構的結構示意圖。
[0018]圖5是四維調整機構的結構示意圖。
[0019]圖6是CGH六維調整架的結構示意圖。
[0020]圖7是一維導軌平臺的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本發明實施例結合【附圖說明】如下:
實施例一:
如圖1所示，一種球面干涉拼接測量裝置，包括干涉儀1、支座2、六維調整架3、CGH4、一維導軌平臺5、被測件6、一維調整機構7、二維調整機構8、四維調整機構9、電控升降臺10;所述支座2上安裝干涉儀1和一維導軌平臺5，所述一維導軌平臺5上安裝六維調整架3，所述CGH4安裝在六維調整架3上，使干涉儀1出射光軸能夠通過CGH4的中心，并且能調整CGH4與被測件6之間的距離；由所述一維調整機構7、二維調整機構8、四維調整機構9和電控升降臺10組成被測件調節機構，被測件調節機構下端是電控升降臺10，所述電控升降臺10上面固定四維調整機構9，用來調整被測件6的球心與CGH4產生的球面波焦點重合，所述四維調整機構9上面固定二維調整機構8，用來調整被測件6的球心與被測件調節機構的旋轉中心線重合，所述一維調節機構7固定在二維調整機構8上，一維調節機構7上面固定被測件6。
[0022]所述裝置中干涉儀1是:Zygo公司型號為GPIXP/D的干涉儀，640X480CCD圖像采集，采用激光三維相移干涉法，激光發生器為氦-氖激光波長632.8nm，能產生一束標準平面波，平面測量精度達到λ/20。
[0023]所述CGH4及其配套的六維調整架3是:Zygo公司產品。干涉儀1產生的平面波經過CGH4轉換為球面波入射到被測件6的表面，攜帶者被測球面6表面面形信息的反射波第二次反向通過CGH4，進入干涉儀1中，與標準平面波發生干涉，在CCD中顯示干涉條紋圖；所述六維調整架3的五個旋鈕18，19，20，21，22通過不同的組合來控制06財