球面干涉拼接测量装置及其调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种球面误差检测装置及方法，特别是一种球面干涉拼接测量装置及其调整方法。
【背景技术】
[0002]随着科技水平和工业水平的发展，在现代的工业生产中对大口径光学零件的要求越来越高。采用传统的方法，使用干涉仪对大型球面光学零件测量，需要较大的干涉仪和参考镜，加工周期长，而且加工成本高，采用拼接干涉方法可以解决这个问题。对于球面误差的拼接干涉测量装置及方法，虽然它能够高精度测量，但其被测件的安装调整较为困难，而且对被测件的调整精度要求非常高，阻挠了此方法的发展推广。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种球面干涉拼接测量装置及其调整方法，能够实现对被测件的快速、有效、精确调整。
[0004]为了达到上述目的，本发明的构思是:
利用拼接思想测量球面零件，由于测量的子孔径较小，要进行拼接检测，被测件不仅要实现上下移动，还要调整使被测件的球心与计算全息片(Computer-Generated Hologram,CGH)产生的球面波的焦点重合，并且实现在被测件旋转过程中其球心与球面波焦点始终重入口 ο
[0005]调整机构分两部分，一部分使被测件的球心与调整台的旋转中心线重合，保持这部分不变，调整另一部分使被测件的球心与CGH产生的球面波焦点重合，可以确保被测件在旋转过程中被测件的球心与CGH产生的球面波焦点重合，稳定测量;一维升降台实现被测件的上下移动;测量过程中，将被测表面反射光点控制在十字交叉线中心，确保每个子孔径都有干涉条纹。该调整机构及其调整方法最终实现球面零件的全口径检测。
[0006]根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案:
一种球面干涉拼接测量装置，包括干涉仪、支座、六维调整架、CGH、一维导轨平台、被测件、一维调整机构、二维调整机构、四维调整机构、电控升降台；所述支座上安装干涉仪和一维导轨平台，所述一维导轨平台上安装六维调整架，所述CGH安装在六维调整架上，使干涉仪出射光轴能够通过CGH的中心，并且能调整CGH与被测件之间的距离；由所述一维调整机构、二维调整机构、四维调整机构和电控升降台组成被测件调节机构，被测件调节机构下端是电控升降台，所述电控升降台上面固定四维调整机构，用来调整被测件的球心与CGH产生的球面波焦点重合，所述四维调整机构上面固定二维调整机构，用来调整被测件的球心与被测件调节机构的旋转中心线重合，所述一维调节机构固定在二维调整机构上，一维调节机构上面固定被测件。
[0007]所述一维导轨平台是:安装板两侧固定滑轨，两个滑块分别沿滑轨的平行方向自由移动，两个滑块上面固定连接板;连接板上面固定六维调整架。
[0008]所述一维调整机构是:被测件固定在旋转轴上，旋转轴固定在第一精密转动平台上，第一精密转动平台固定在连接板上，满足被测件绕着旋转轴自转自由度的调节。
[0009]所述二维调整机构是:上二维直动平台上面固定连接板，满足被测件水平面上前后左右移动两个自由度的调节。
[0010]所述四维调整机构是:下二维直动平台上面固定一维竖直方向直动平台，而第二精密转动平台固定在该一维竖直直动平台上，满足被测件水平方向前后左右移动，水平旋转，上下移动四个自由度的调节。
[0011 ] 一种球面干涉拼接测量装置的调整方法，用于对上述的球面干涉拼接测量装置进行调整，操作步骤如下:
1)安装调整CGH:CGH安装在六维调整架上，将六维调整架安装在一维导轨平台上；
2)调整二维调整机构:使用水平的千分表对被测件进行调心:调心是将千分表指针顶在被测件上，通过调整上二维直动平台来调节被测件球面的球心位置，直至千分表示数在被测件转动过程中几乎不变；
3)调整一维导轨平台与电控升降台:移动一维导轨平台和电控升降台的位置，使CGH与被测件的球心距离为CGH产生的球面波的后焦点，并且调整被测件在适合的高度;调整CGH的方位，使干涉仪光轴垂直通过CGH的中心；
4)调整四维调整机构:首先在光源模式下找到反射光斑，通过调节下二维直动平台和一维竖直直动平台，将反射光斑逐渐调至十字交叉线中心;再切换至条纹模式进行细调，根据干涉条纹不同而调节不同自由度:面对干涉仪，竖条纹则调节左右移动，横条纹则调节上下移动，中间疏两边密条纹则调节离焦;干涉条纹越少，被测件球心与球面波焦点重合越好；
5)保持步骤3)的状态，对被测件再进行一次调心，并切换至光源模式，根据被测件的大小，调整第一精密转动平台至一定角度，重复步骤4);
6)不断调整第一精密转动平台，并切换至光源模式，使光点不偏出十字交叉中心，确保在条纹模式下被测件转动一周，每个位置都有干涉条纹图，实现整周检测。
[0012]7)对于较大的被测件，重复步骤5)和6)，直至被测件的所有区域测量完毕。
[0013]与现有技术相比，本发明球面干涉拼接测量装置及其调整方法的有益效果是:
本装置能够方便、快速、准确调整球面被测件以满足测量要求，有效的解决了被测球面零件在测量中安装和调整困难的问题，实现其全口径检测。
【附图说明】
[0014]图1是球面干涉拼接测量装置的整体结构示意图。
[0015]图2是球面干涉拼接测量装置中被测件调节机构的结构示意图。
[0016]图3是一维调整机构的结构示意图。
[0017]图4是二维调整机构的结构示意图。
[0018]图5是四维调整机构的结构示意图。
[0019]图6是CGH六维调整架的结构示意图。
[0020]图7是一维导轨平台的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]本发明实施例结合【附图说明】如下:
实施例一:
如图1所示，一种球面干涉拼接测量装置，包括干涉仪1、支座2、六维调整架3、CGH4、一维导轨平台5、被测件6、一维调整机构7、二维调整机构8、四维调整机构9、电控升降台10;所述支座2上安装干涉仪1和一维导轨平台5，所述一维导轨平台5上安装六维调整架3，所述CGH4安装在六维调整架3上，使干涉仪1出射光轴能够通过CGH4的中心，并且能调整CGH4与被测件6之间的距离；由所述一维调整机构7、二维调整机构8、四维调整机构9和电控升降台10组成被测件调节机构，被测件调节机构下端是电控升降台10，所述电控升降台10上面固定四维调整机构9，用来调整被测件6的球心与CGH4产生的球面波焦点重合，所述四维调整机构9上面固定二维调整机构8，用来调整被测件6的球心与被测件调节机构的旋转中心线重合，所述一维调节机构7固定在二维调整机构8上，一维调节机构7上面固定被测件6。
[0022]所述装置中干涉仪1是:Zygo公司型号为GPIXP/D的干涉仪，640X480CCD图像采集，采用激光三维相移干涉法，激光发生器为氦-氖激光波长632.8nm，能产生一束标准平面波，平面测量精度达到λ/20。
[0023]所述CGH4及其配套的六维调整架3是:Zygo公司产品。干涉仪1产生的平面波经过CGH4转换为球面波入射到被测件6的表面，携带者被测球面6表面面形信息的反射波第二次反向通过CGH4，进入干涉仪1中，与标准平面波发生干涉，在CCD中显示干涉条纹图；所述六维调整架3的五个旋钮18，19，20，21，22通过不同的组合来控制06財