本發(fā)明涉及光學元件測量，特別是一種基于三坐標的口徑大于100mm的大口徑、復雜自由曲面元件的檢測方法。

背景技術：

自由曲面沒有嚴格確切的定義,通常是指無法用球面或者非球面系數(shù)來表示的光學曲面,主要是指非旋轉對稱的曲面或者只能用參數(shù)向量來表示的曲面，如nurbs曲面。雖然自由曲面已經取得了越來越多的應用,但是無論是制作成本還是其加工的精度都遠不能和傳統(tǒng)的非球面相比,其中的主要障礙之一是面形的精密檢測。

目前復雜自由曲面的檢測方法主要有2種，一種是非接觸式的激光測量法，此方法測量最高精度遠遠高于三坐標，但是此方法只是對光學復雜自由曲面的測量時才能達到高精度，有局限性。另一種是接觸式的測量方法，主要設備以輪廓儀和三坐標為主，輪廓儀雖然精度也普遍高于三坐標，但是高精度的輪廓儀測量量口徑往往很小，同樣有局限性。

當前較高精度的三坐標理論測量誤差在1μm-2μm左右，超高精度三坐標理論測量誤差可以＜1μm，但是在實際測量中測量誤差要＜1μm，仍然是一技術難題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于三坐標的大口徑、復雜自由曲面元件的檢測方法，使測量誤差小于(0.4+l/1000)μm，l代表工件被測區(qū)域最大三維長度。

為解決上述技術問題，本發(fā)明首先將待檢測元件放置于三坐標同一穩(wěn)定環(huán)境中，放置8小時以上，然后對待檢測元件進行清潔，將清潔后的待檢測元件放置于三坐標的工作臺上，在三坐標內導入待檢測元件理論模型，建立測針測量路徑對待檢測元件進行測量，其中：測針的測桿直徑為2.0mm，有效工作長度為15mm，測針總長度為25mm，測球直徑為3mm，測針的測力為100mn。

所述的穩(wěn)定環(huán)境具體是：溫度為20°±0.5°，濕度40％-60％，最大溫度梯度小于0.4k/day、0.2k/hour且0.1k/meter(三者需同時滿足)。

所述的三坐標包括：工作臺、移動橋架、中央滑架、橫梁和底座，其中：工作臺設置于底座上，移動橋架設置于橫梁兩側，中央滑架設置于橫梁中部。

所述的三坐標為卡爾蔡司型號upmcultra。

所述的待檢測元件理論模型具體是：口徑大于100mm的大口徑旋轉對稱球面、非球面或者自由曲面。

有益效果

本發(fā)明解決輔助測量加工困難的難題。無需輔助測量配件，降低測量成本。

本發(fā)明去除了熱膨脹系數(shù)和清潔度對待檢測元件的影響，通過測針和測力參數(shù)的選擇使測量誤差小于(0.4+l/1000)μm，l代表工件被測區(qū)域最大三維長度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明三坐標對待檢測元件的測量示意圖；

圖2為本發(fā)明待檢測元件的清潔路線圖；

圖3為本發(fā)明待檢測元件的測量路徑示意圖；

圖4為本發(fā)明選用測針示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1、圖3和圖4所示，本實施例包括：首先將待檢測元件放置于三坐標同一穩(wěn)定環(huán)境中，放置8小時以上，然后對待檢測元件進行清潔，將清潔后的待檢測元件放置于三坐標的工作臺1上，在三坐標內導入待檢測元件理論模型8，建立測針測量路徑9對待檢測元件進行測量，其中：測針3的測桿直徑c為2.0mm，有效工作長度d為15mm，測針3總長度b為25mm，測球直徑a為3mm，測針3的測力為100mn。

所述的清潔利用丙酮或者酒精沿著產品輪廓由里到外不重復清潔，清潔第一次過后，換取新的潔凈紙或者潔凈布重復以上步驟，清潔方向為圖2箭頭方向。

所述的穩(wěn)定環(huán)境具體是：溫度為20°±0.5°，濕度40％-60％，最大溫度梯度小于0.4k/day，0.2k/hour，0.1k/meter。

所述的三坐標包括：工作臺1、移動橋架2、中央滑架4、橫梁5和底座6，其中：工作臺1設置于底座6上，移動橋架2設置于橫梁5兩側，中央滑架4設置于橫梁5中部。

所述的待檢測元件理論模型具體是：大口徑旋轉對稱球面、非球面或者自由曲面。

本實施例三坐標選用卡爾蔡司型號upmcultra。

以上已對本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述的實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可以作出種種的等同的變型或替換，這些等同變型或替換均包含在

本技術：
權利要求所限定的范圍內。

技術特征：

技術總結
一種基于三坐標的大口徑、復雜自由曲面元件的檢測方法，包括：首先將待檢測元件放置于三坐標同一穩(wěn)定環(huán)境中，放置8小時以上，然后對待檢測元件進行清潔，將清潔后的待檢測元件放置于三坐標的工作臺上，在三坐標內導入待檢測元件理論模型，建立測針測量路徑對待檢測元件進行測量。本發(fā)明測量誤差小于(0.4+L/1000)μm。

技術研發(fā)人員：吳國濤
受保護的技術使用者：上?，F(xiàn)代先進超精密制造中心有限公司
技術研發(fā)日：2017.04.24
技術公布日：2017.09.01