本发明属于光学精密测量领域。
背景技术：
检测是加工的前提，检测对加工起指导性作用。而随着近年来电子计算机技术、光学系统制造技术、数字图像处理技术、机械制造技术等的不断发展，使得对光学元件尤其是大口径光学元件的检测技术提出了更高的要求，而光学元件轮廓检测技术是光学元件加工的重要技术手段，从而也对光学元件轮廓仪的测量提出了更高的技术指标，除了对原有的机械结构进行优化以及测量器件进行选型，对轮廓仪的各运动方向的运动误差进行监测及补偿也是提高光学元件轮廓检测精度的一个重要手段，三路运动误差监测已经不能满足对光学元件轮廓检测精度的需求，而采用多路干涉仪进行监测的误差检测手段已经越来越成为轮廓仪发展的一个重要方向。
技术实现要素：
本发明目的是为了解决现有运动误差监测手段不能满足对大口径光学元件轮廓检测精度需求的问题，提供了一种基于实时监测运动误差的光学元件高精度测量装置。
本发明所述基于实时监测运动误差的光学元件高精度测量装置，该测量装置包括二维气浮导轨、激光干涉仪模块、电容传感器模块和激光共焦测头；
激光干涉仪模块包括X向激光干涉仪、Y向双路激光干涉仪、Z向共焦测头激光干涉仪、X向反射平晶、Y向反射平晶和Z向反射平晶；
电容传感器模块包括双路电容传感器和电容传感器；
大口径光学元件放置在二维气浮导轨上方的气浮平台上；
X向激光干涉仪用于监测Y向导轨运动的实时位移、Y向导轨运动过程中X向的直线度误差和Y向导轨运动过程中X向的角度偏摆；X向反射平晶设置在二维气浮导轨侧方，且与X向激光干涉仪正相对；
Y向双路激光干涉仪用于监测X向导轨的实时位移、X向导轨运动过程中Y向的直线度误差和X向导轨运动过程中Y向的角度偏摆；Y向反射平晶设置在二维气浮导轨侧方，且与Y向双路激光干涉仪正相对；
Z向共焦测头激光干涉仪用于监测Z向共焦测头运动过程中的实时位移；Z向反射平晶设置在二维气浮导轨上方，且与Z向共焦测头激光干涉仪正相对；
激光共焦测头设置在二维气浮导轨的正上方，双路电容传感器设置在激光共焦测头的侧方，且位于YZ平面上，电容传感器设置在激光共焦测头的侧方，且位于XZ平面上，激光共焦测头Z向的角度偏摆通过双路电容传感器实时测量的X向位移差来获得，电容传感器用于实时测量激光共焦测头的X向直线度误差。
本发明的优点：本发明从轮廓仪XYZ多路运动误差监测出发，不仅实现了对大口径光学元件的表面轮廓的检测，同时通过Y向两路激光干涉仪、Z向两路电容传感器对测量过程中导轨的角运动误差和直线度误差进行监测和补偿，大大提高了光学元件的检测精度。本发明能够实现对光学元件高精度测量装置的实时多路误差监测，同现有的轮廓以及其他光学元件测量装置相比，除了高精度轮廓检测，双路激光干涉仪及双路电容传感器同时可以实时监测导轨和测头的角运动误差，而且高精度的激光干涉仪与电容传感器可以使得误差监测达到一个很高的水准，方便进行后期装置的不确定度以及误差分析补偿。
附图说明
图1是基于实时监测运动误差的光学元件高精度测量装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于实时监测运动误差的光学元件高精度测量装置，该测量装置包括二维气浮导轨9、激光干涉仪模块、电容传感器模块和激光共焦测头7；
激光干涉仪模块包括X向激光干涉仪1、Y向双路激光干涉仪2、Z向共焦测头激光干涉仪3、X向反射平晶4、Y向反射平晶5和Z向反射平晶6；
电容传感器模块包括双路电容传感器8-1和电容传感器8-2；
大口径光学元件放置在二维气浮导轨9上方的气浮平台上；
X向激光干涉仪1用于监测Y向导轨运动的实时位移、Y向导轨运动过程中X向的直线度误差和Y向导轨运动过程中X向的角度偏摆；X向反射平晶4设置在二维气浮导轨9侧方，且与X向激光干涉仪1正相对；
Y向双路激光干涉仪2用于监测X向导轨的实时位移、X向导轨运动过程中Y向的直线度误差和X向导轨运动过程中Y向的角度偏摆；Y向反射平晶5设置在二维气浮导轨9侧方，且与Y向双路激光干涉仪2正相对；
Z向共焦测头激光干涉仪3用于监测Z向共焦测头运动过程中的实时位移；Z向反射平晶6设置在二维气浮导轨9上方，且与Z向共焦测头激光干涉仪3正相对；
激光共焦测头7设置在二维气浮导轨9的正上方，双路电容传感器8-1设置在激光共焦测头7的侧方，且位于YZ平面上，电容传感器8-2设置在激光共焦测头7的侧方，且位于XZ平面上，激光共焦测头7Z向的角度偏摆通过双路电容传感器8-1实时测量的X向位移差来获得，电容传感器8-2用于实时测量激光共焦测头7的X向直线度误差。
本实施方式中，由于测量样品由于测量样品主要针对大口径高曲率光学元件，Z测量方向微小的直线度偏差可能会引起很大测量误差，所以需要采用电容传感器8-2实时进行监测。
具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，X向激光干涉仪1、Y向双路激光干涉仪2和Z向共焦测头激光干涉仪3均为双频激光干涉仪，测量分辨率为0.6nm。
本实施方式中，X向激光干涉仪1、Y向双路激光干涉仪2和Z向共焦测头激光干涉仪3不仅能够实时监测XY向运动位移，还能够实时给出X向导轨运动中Y向的角运动误差，以便后期的不确定性分析和补偿。
具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，Y向双路激光干涉仪2通过监测X向导轨运动过程中两路激光干涉仪测量的位移差来确定X向导轨运动存在角度偏摆。
本实施方式中，当Y向双路激光干涉仪2监测到X向导轨运动存在角度偏摆时，及时进行补偿。
具体实施方式四：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，双路电容传感器8-1和电容传感器8-2的测量范围均为1mm，测量分辨率为5nm。
本实施方式中，双路电容传感器8-1和电容传感器8-2采用米依CS1系列，不仅能够监测激光共焦测头7的角运动误差，还能够监测Y向直线度误差，以便后期的不确定度分析和补偿。
具体实施方式五：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，二维气浮导轨9XY方向行程为200mm。
具体实施方式六：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，激光共焦测头7Z方向的最大行程为150mm。
本发明中，监测内容主要包括以下几个方面：
1、X向导轨的实时位移、X向导轨运动过程中Y向的直线度误差以及X向导轨运动过程中Y向的角度偏摆；
2、Y向导轨运动的实时位移、Y向导轨运动过程中X向的直线度误差以及Y向导轨运动过程中X向的角度偏摆；
3、Z向共焦测头运动过程中的实时位移、Z向共焦测头运动过程中的Y向的角度偏摆误差以及Z向共焦测头运动过程中的X向直线度误差。
本发明中，首先采用四路干涉仪、三路电容传感器来监测测量装置的运动偏差，采用七路监测可以全方位、高精度的实时监测导轨和测头的位移；其次，在Y向的两路干涉仪可以高精度实时监测运动时导轨的角运动偏差；再者，Z向共焦测头运动的角运动偏差也可以由两路电容传感器进行实时的监测，并且还附有一路电容传感器用来监测共焦测头的直线度误差。本发明采用了多路监测装置对导轨直线度和角运动误差进行测量，能够对光学元件测量装置进行高精度误差监测和补偿，具有监测精度高，监测运动误差覆盖面广的优点。