本發(fā)明屬于精密幾何測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種回轉(zhuǎn)掃描式面形測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)大口徑光學(xué)系統(tǒng)的需求也越來(lái)越廣泛。在大口徑光學(xué)元件加工的過(guò)程中，針對(duì)研磨或者粗拋光階段的長(zhǎng)窄類光學(xué)平面快速非接觸式檢測(cè)存在一定的需求。目前該類光學(xué)平面研制中在研磨或者粗拋光階段主要的檢測(cè)手段和方法主要有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、水平儀檢測(cè)方法、自準(zhǔn)直儀檢測(cè)方法。但都存在如下缺點(diǎn)：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)易受測(cè)量范圍限制，檢測(cè)成本高；水平儀檢測(cè)方法主要存在接觸式檢測(cè)、采樣點(diǎn)稀疏的缺點(diǎn)；自準(zhǔn)直儀檢測(cè)方法同樣存在接觸式檢測(cè)、采樣點(diǎn)稀疏的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為：針對(duì)研磨或者粗拋光階段的長(zhǎng)窄類光學(xué)平面檢測(cè)需求，提出一種回轉(zhuǎn)掃描式面形測(cè)量裝置及方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：通過(guò)氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)精密回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)精密直線平移運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光譜共焦傳感器回轉(zhuǎn)掃描測(cè)量，同步采集氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)位置數(shù)據(jù)和光譜共焦傳感器數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理與分析實(shí)現(xiàn)面形測(cè)量。該檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)主要包括隔振支座、大理石平臺(tái)、長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)、光譜共焦傳感器、傳感器安裝底座、轉(zhuǎn)臺(tái)安裝轉(zhuǎn)接板、氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)底座、配重、底座側(cè)支撐。其中：

3、隔振支座，用于支撐整個(gè)檢測(cè)裝置，并實(shí)現(xiàn)外部環(huán)境振動(dòng)隔離。

4、大理石平臺(tái)，固定于隔振支座，是整個(gè)檢測(cè)裝置安裝基準(zhǔn)。

5、長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)，固定于大理石平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)光譜共焦傳感器平移運(yùn)動(dòng)。

6、光譜共焦傳感器，與傳感器安裝底座固定，實(shí)現(xiàn)光學(xué)非接觸式測(cè)量。

7、傳感器安裝底座，安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)安裝轉(zhuǎn)接板，用于光譜共焦傳感器固定。

8、轉(zhuǎn)臺(tái)安裝轉(zhuǎn)接板，安裝于氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面，用于傳感器安裝底座和配重固定。

9、氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)，安裝固定于轉(zhuǎn)臺(tái)底座，實(shí)現(xiàn)光譜共焦傳感器回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

10、轉(zhuǎn)臺(tái)底座，安裝固定于長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)運(yùn)動(dòng)臺(tái)面，用于氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)固定。

11、配重，安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)安裝轉(zhuǎn)接板，用于氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)配平。

12、底座側(cè)支撐，安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)底座側(cè)面，保證轉(zhuǎn)臺(tái)底座強(qiáng)度剛性。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

14、（1）利用長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)和氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)氣浮無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)特性，可實(shí)現(xiàn)精密平穩(wěn)的回轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光譜共焦傳感器動(dòng)態(tài)掃描測(cè)量，同時(shí)可以有效縮短檢測(cè)時(shí)間，提高檢測(cè)效率；

15、（2）采用光譜共焦傳感器進(jìn)行測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)非接觸式精密光學(xué)檢測(cè)，避免了鏡面劃傷的風(fēng)險(xiǎn)，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。

技術(shù)特征：

1.一種回轉(zhuǎn)掃描式面形測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置包括：隔振支座、大理石平臺(tái)、長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)、光譜共焦傳感器、傳感器安裝底座、轉(zhuǎn)臺(tái)安裝轉(zhuǎn)接板、氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)底座、配重、底座側(cè)支撐；其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種回轉(zhuǎn)掃描式面形測(cè)量裝置，其特征在于：大理石平臺(tái)臺(tái)面尺寸≥2500mm×1800mm，厚度≥200mm，臺(tái)面平面度優(yōu)于00級(jí)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種回轉(zhuǎn)掃描式面形測(cè)量裝置，其特征在于：長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)的行程≥2100mm，載重≥30kg，直線度≤4μm，平面度≤4μm，全行程偏擺誤差滾轉(zhuǎn)角誤差傾斜誤差均≤15″，最大運(yùn)動(dòng)速度≥500mm/s，最大加速≥100mm/s2，耗氣量≤30l/min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種回轉(zhuǎn)掃描式面形測(cè)量裝置，其特征在于：光譜共焦傳感器的起始測(cè)量距離≥5mm，測(cè)量范圍≥0.5mm，全測(cè)量范圍測(cè)量精度≤0.3μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種回轉(zhuǎn)掃描式面形測(cè)量裝置，其特征在于：氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)能夠側(cè)支撐安裝，可360°無(wú)限制轉(zhuǎn)動(dòng)，側(cè)向載重≥3kg，測(cè)角精度≤3″，軸向跳動(dòng)誤差≤0.1μm，徑向跳動(dòng)誤差≤0.1μm，角晃動(dòng)誤差≤3″。

6.一種根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種回轉(zhuǎn)掃描式面形測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)掃描式面形測(cè)量裝置及方法，屬于精密幾何測(cè)量領(lǐng)域。該檢測(cè)裝置主要包括隔振支座、大理石平臺(tái)、長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)、光譜共焦傳感器、傳感器安裝底座、轉(zhuǎn)臺(tái)安裝轉(zhuǎn)接板、氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)底座、配重、底座側(cè)支撐。本發(fā)明通過(guò)氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)直線平移運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光譜共焦傳感器回轉(zhuǎn)掃描測(cè)量，同步采集氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、長(zhǎng)程氣浮直線臺(tái)位置數(shù)據(jù)和光譜共焦傳感器數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理與分析實(shí)現(xiàn)面形測(cè)量。該檢測(cè)裝置可實(shí)現(xiàn)非接觸式精密檢測(cè)，具備空間采用密度高、動(dòng)態(tài)掃描、檢測(cè)效率高、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳林,李杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6