一種大范圍平面度的測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供一種大范圍平面度的測量裝置，從而方便、快速地對大范圍平面度進行有效測量。該大范圍平面度的測量裝置包括高精度自準直儀、斜方棱鏡組以及可轉動連接裝置。測量時，斜方棱鏡的測量頭部瞄準待測平面，通過高精度自準直儀測量待測平面的平面度，其中高精度自準直儀所發出的平行光路，經過兩個斜方棱鏡，在每個斜方棱鏡的兩次反射作用后，其出射光矢量和原入射光矢量相同，即每個斜方棱鏡經過兩次反射所折轉的光路不影響出射光矢量，待測平面反射后的光路又經過斜方棱鏡至高精度自準直儀，便可以實現對被測平面的平面度測量。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種大范圍平面度的測量裝置。
技術介紹
平面度測量主要用于對平板型待測元件如平行光管標定反射平面、高精度平面鏡和棱鏡等標定儀器及精密器件的表面平面度的檢測與校準。水平儀是一種常用的平面度測量儀器，其體積小，攜帶方便，測量操作相對簡單，因此水平儀測量法是一種比較常用的平面度測量方法，但水平儀只能目視讀數，精度較低，且和被測面是接觸測量，這對高精度要 求的平面具有一定的破壞性而不適合使用。后來采用的非接觸式測量，如激光測量儀，提高了測量精度，但設備昂貴，操作復雜，對操作人員要求較高，測量大尺寸平面耗時較長，只適用于小、中平面的平面度測量。
技術實現思路
本技術針對現有技術中存在的技術問題，提供一種大范圍平面度的測量裝置，從而方便、快速地對大范圍平面度進行有效測量。為解決現有技術存在的問題，本技術提供的技術方案如下一種大范圍平面度的測量裝置，包括通過轉動聯接裝置依次聯接的自準直儀、第一斜方棱鏡、第二斜方棱鏡；在第一斜方棱鏡、第二斜方棱鏡中，兩個平行的端面均作為透射面、兩個平行的斜面均作為內反射面，透射面與內反射面夾角均為45° ;高精度自準直儀的出射光軸與四個端面垂直，自準直儀發出的準直光束垂直透射第一斜方棱鏡的外側端面，依次經第一斜方棱鏡的兩個斜面、第二斜方棱鏡的兩個斜面進行四次反射，出射至與第二斜方棱鏡的外側端面平行相對的待測平面；自準直儀與第一斜方棱鏡之間的轉動聯接裝置的中心軸與自準直儀的出射光軸同軸，第一斜方棱鏡能夠繞自準直儀的出射光軸在360°范圍內轉動；第一斜方棱鏡與第二斜方棱鏡之間的轉動聯接裝置的中心軸與第一斜方棱鏡的出射光軸同軸，第二斜方棱鏡能夠繞第一斜方棱鏡的出射光軸在360°范圍內轉動。基于上述大范圍平面度的測量裝置的測量原理，其中的兩個斜方棱鏡也能夠由具有與其光學原理相同的其他光學組件替代應用，這種替代應用應當視為專利法意義上的等同。一種應用上述測量裝置進行大范圍平面度的測量方法，包括以下步驟(I)固定轉動聯接裝置的位置，使第二斜方棱鏡的外側端面與待測平面平行相對；(2)自準直儀發出準直光束，垂直透射進入第一斜方棱鏡，依次經第一斜方棱鏡的兩個斜面、第二斜方棱鏡的兩個斜面進行四次反射后，準直光束出射至待測平面；(3)準直光束經待測平面反射后逆向透射進入第二斜方棱鏡，依次經第二斜方棱鏡的兩個斜面、第一斜方棱鏡的兩個斜面進行四次反射后，準直光束出射返回至自準直儀；(4)讀得自準直儀的讀數為2 a，則該次測量對應的測量區域的方位角為a ；(5)通過轉動聯接裝置分別轉動第一斜方棱鏡、第二斜方棱鏡，參照步驟(2)至(4)，可測得待測平面上任意測量區域的方位角，計算出待測平面的平面度。本技術的測量裝置還具有調節多個面相互平行的功能，比如，一種應用上述測量裝置將不在一個平面上的多個平面調至平行的方法，包括以下步驟(I)設多個平面中的某個平面為基準平面，則使第二斜方棱鏡的外側端面與基準平面平行相對，參照權利要求2中所述步驟(I)至步驟(4)，測得該基準平面的方位角；(2)通過轉動聯接裝置分別轉動第一斜方棱鏡、第二斜方棱鏡，參照權利要求2中 所述步驟(2)至(4)，可測得另外一個平面的方位角；調整另一個平面的位置，將其方位角調至與基準平面的方位角相等，即實現這兩個平面的平行；(3)重復以上步驟(2)的操作，依次調整完成所有的多個平面平行。本技術具有以下優點應用本技術的大范圍平面度的測量裝置，通過調整轉動斜方棱鏡的機械聯接裝置，使自準直儀發出的光線能夠覆蓋被測表面，通過直接觀測自準直儀即可得出待測元件的平面變形量。該大范圍平面度的測量裝置結構簡明，操作方便，成本較低，與高精度自準直儀配合使用，能夠方便、快速地得到大范圍平面的平面度測量結果，且能夠達到較高的測量精度，克服了不確定的人為因素。附圖說明圖I是本技術的高精度自準直儀的檢測原理圖。圖2為本技術測量方法示意圖。圖3為本技術結構圖。圖4為斜方棱鏡組機械聯接裝置。附圖標號說明I-高精度自準直儀，2-第一斜方棱鏡，3-第二斜方棱鏡，4-被測平面，5-旋轉軸I，6-旋轉軸2，7-光軸，8-高精度自準直儀與第一斜方棱鏡轉動聯接裝置，9-第一斜方棱鏡與第二斜方棱鏡轉動聯接裝置。具體實施方式本技術根據自準直儀檢測原理進行測量，大范圍平面度測量裝置包括高精度自準直儀、斜方棱鏡組以及可轉動連接裝置。測量時，斜方棱鏡的測量頭部瞄準待測平面，通過高精度自準直儀測量待測平面的平面度，其中高精度自準直儀所發出的平行光路，經過兩個斜方棱鏡，在每個斜方棱鏡的兩次反射作用后，其出射光矢量和原入射光矢量相同，即每個斜方棱鏡經過兩次反射所折轉的光路不影響出射光矢量，待測平面反射后的光路又經過斜方棱鏡至高精度自準直儀，便可以實現對被測平面的平面度測量。兩個斜方棱鏡通過機械連接裝置相互連接，且第一塊斜方棱鏡可沿自準直儀出射光軸在360°范圍內轉動，第二塊斜方棱鏡可沿第一塊斜方棱鏡的出射光軸在360°范圍內轉動，這樣兩塊斜方棱鏡通過機械聯動裝置使高精度自準直儀發出的光線覆蓋一定幾何尺寸的圓形區域。根據被測平面度的跨度要求設計斜方棱鏡及其機械聯動裝置的尺寸，使得光線覆蓋的圓形區域覆蓋被測平面，即可實現大范圍平面度測量。以下結合附圖對本技術的實施方式進行詳細說明如圖I所示，高精度自準直儀主焦點處光源0發出的光線經過物鏡折射后形成一束平行光。當反射鏡面垂直于系統光軸時，平行光經鏡面反射后將沿原路線返回，在同一位置0處形成一個影像，如圖1(a)。當反射鏡面被傾斜角度a時，反射光將偏轉2a。進入物鏡后會成像于0'處，如圖I (b)。出射光軸與回射光軸夾角亦是2 a，F為焦距。00' = Ftg 2 a這樣就可通過自準直儀得出被測平面的傾斜角度a . 如圖2所示，使用高精度自準直儀I，通過斜方棱鏡組2、3校正XOY平面內的大范圍平面度。兩塊斜方棱鏡通過機械聯動裝置使高精度自準直儀I發出的光線覆蓋一定幾何尺寸的區域。根據被測平面度的跨度要求設計斜方棱鏡及其機械傳動裝置的尺寸，使得光線覆蓋的圓形區域覆蓋被測平面4。第一斜方棱鏡2繞自準直儀出射光軸即旋轉軸5旋轉，第二斜方棱鏡3繞第一斜方棱鏡2的出射光軸即旋轉軸6旋轉，由于兩塊斜方棱鏡分別繞自己的旋轉軸5、6旋轉任意角度時不會影響出射光矢量，這樣便可以通過兩個相互連接的 斜方棱鏡之間的轉動實現在XOY面的大范圍平面的自準直測量，測量大平面的平面度。如圖3、圖4所示，高精度自準直儀I與第一斜方棱鏡2通過轉動聯接裝置8聯接，這樣第一斜方棱鏡便可通過轉動聯接裝置8繞自準直儀光軸即旋轉軸5轉動；第一斜方棱鏡2與第二斜方棱鏡3通過轉動聯接裝置9聯接，使第二斜方棱鏡3可通過轉動聯接裝置9繞第一斜方棱鏡2光軸即旋轉軸6轉動；通過兩個相互連接的斜方棱鏡的轉動便可實現大范圍平面的平面度的測量。具體實現過程如下(I)固定轉動聯接裝置的位置，使第二斜方棱鏡的外側端面與待測平面平行相對；(2)自準直儀發出準直光束，垂直透射進入第一斜方棱鏡，依次經第一斜方棱鏡的兩個斜面、第二斜方棱鏡的兩個斜面進行四次反射后，準直光束出射至待測平面；(3)準直光束經待測平面反射后逆向透射進入第二斜方棱鏡，依次經第二斜方棱鏡的兩個斜面、第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大范圍平面度的測量裝置，包括通過轉動聯接裝置依次聯接的自準直儀、第一斜方棱鏡、第二斜方棱鏡；在第一斜方棱鏡、第二斜方棱鏡中，兩個平行的端面均作為透射面、兩個平行的斜面均作為內反射面，透射面與內反射面夾角均為45°；自準直儀的出射光軸與四個端面垂直，準直儀發出的準直光束垂直透射第一斜方棱鏡的外側端面，依次經第一斜方棱鏡的兩個斜面、第二斜方棱鏡的兩個斜面進行四次反射，出射至與第二斜方棱鏡的外側端面平行相對的待測平面；自準直儀與第一斜方棱鏡之間的轉動聯接裝置的中心軸與自準直儀的出射光軸同軸，第一斜方棱鏡能夠繞自準直儀的出射光軸在360°范圍內轉動；第一斜方棱鏡與第二斜方棱鏡之間的轉動聯接裝置的中心軸與第一斜方棱鏡的出射光軸同軸，第二斜方棱鏡能夠繞第一斜方棱鏡的出射光軸在360°范圍內轉動。

【技術特征摘要】
1.一種大范圍平面度的測量裝置，包括通過轉動聯接裝置依次聯接的自準直儀、第一斜方棱鏡、第二斜方棱鏡；在第一斜方棱鏡、第二斜方棱鏡中，兩個平行的端面均作為透射面、兩個平行的斜面均作為內反射面，透射面與內反射面夾角均為45° ; 自準直儀的出射光軸與四個端面垂直，準直儀發出的準直光束垂直透射第一斜方棱鏡的外側端面，依次經第一斜方棱鏡的兩個斜面、第二斜方棱...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖茂森，吳易明，李春艷，劉愛敏，陸衛國，
申請(專利權)人：中國科學院西安光學精密機械研究所，
類型：實用新型
國別省市：