采用三坐標測量儀拼接測量大口徑非球面面形的方法技術

采用三坐標測量儀拼接測量大口徑非球面面形的方法，涉及一種測量大口徑非球面面形的方法，解決現有對大口徑非球面的檢測無法采用三坐標測量儀實現檢測的問題；對被檢測大口徑非球面的尺寸進行劃分，相鄰子孔徑有四分之一的區域為重合區域；采用三坐標測量儀測量第一子孔徑區域的數據，并在重疊區域貼上三個靶標，采用三坐標測量儀測定靶標的數據；調整被檢測大口徑非球面的位置，采用三坐標測量儀再次測定三個靶標的數據；移去三個靶標，獲得第二子孔徑區域的面形數據；采用迭代算法進行兩孔徑的基準統一，求解拼接因子，如果有多個子孔徑，采用兩兩拼接的方法實現對大口徑非球面面形的檢測。本方法操作簡單，檢測成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種測量非球面面形尤其是大口徑非球面面形的方法。
技術介紹
對于中低精度的非球面元件和高精度光學非球面加工過程的檢驗，利用三坐標測 量儀對其進行輪廓測量，一直是一種最常用和實用的方法。該方法通過測量非球面表面相 對某一測量基準的絕對矢高，然后通過計算機軟件與理論值相比較，獲得絕對矢高相對于 理論矢高的偏差，通過計算機軟件進行誤差分析、數據擬合等計算可以獲得非球面面形誤 差分布。但是該方法受三坐標測量儀測試范圍的限制，對于中小口徑的非球面，其外形尺 寸一般在三坐標測量儀的檢測范圍以內，能夠直接完成對其面形的測量，但對于尺寸超過 三坐標測量儀的大口徑非球面的測量，三坐標測量儀卻無法實現。
技術實現思路
本專利技術為解決現有對大口徑非球面的檢測無法采用三坐標測量儀實現檢測的問 題，提供一種采用坐標測量儀拼接測量大口徑非球面面形的方法。，該方法由以下步驟實現步驟一、對被檢測大口徑非球面的尺寸進行劃分，獲得多個子孔徑；所述多個子孔 徑在三坐標測量儀的檢測范圍內，相鄰子孔徑有四分之一的區域為重合區域；步驟二、采用三坐標測量儀檢測并采集子孔徑區域的面形數據，并在該子孔徑區 域與相鄰的另一個子孔徑區域的重疊區域貼上三個靶標，采用三坐標測量儀測定三個靶標 的數據；步驟三、調整被檢測大口徑非球面的位置，使三坐標測量儀能夠檢測到另一個子 孔徑區域的面形數據；采用三坐標測量儀測定三個靶標的數據；移去三個靶標，三坐標測 量儀獲得另一個子孔徑區域的面形數據；步驟四、判斷是否是最后一個子孔徑，如果是，則執行步驟五；如果否，返回執行步驟二 ；步驟五、采用迭代算法將步驟二和步驟三獲得的子孔徑區域的面形數據進行坐標 變換，獲得在相同基準面上的兩個子孔徑數據；步驟六、判斷步驟五獲得的兩個子孔徑的重疊區域是否大于四分之一，如果否，則 返回執行步驟三；如果是，則采用最小二乘法獲得兩個子孔徑的拼接系數，最終實現對大口 徑非球面面形的檢測。本專利技術的有益效果本專利技術擴大了三坐標測量儀的測試范圍，能夠準確的實現對 大口徑非球面面形的測量。該方法物理概念明確、數據處理簡單、測試效率很高。利用本發 明方法能夠精確實現對大口徑非球面面形的測量，該方法操作簡便、數據分析和運算簡單、 測量時間短、檢測成本低。附圖說明圖1為本專利技術所述的三坐標測量儀拼接測量大口徑非球面面形方法的流程圖2為本專利技術所述的三坐標測量儀拼接測量大口徑非球面面形方法中子孔徑拼接示意圖。具體實施方式具體實施方式一、結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述的三坐標測量儀拼接測量大口徑非球面面形方法，該方法應用的裝置主要包括三坐標測量儀、被檢測大口徑非球面、ViScan光學探頭和鏡面靶標等；通過三坐標測量儀對非球面各子孔徑區域進行面形測量，對各子孔徑數據進行分析和求解即可得到大口徑非球面全口徑的面形信息。具體步驟為一、建立全局坐標系；建立三坐標測量儀的全局坐標系，作為大口徑非球面鏡體拼接檢測的統一基準。以三坐標測量基準平面上任意相互垂直的兩條直線分別定義為X軸和 y軸，以與基準平面垂直的直線定義為z軸，坐標系如圖2中所示。二、子孔徑規劃根據三坐標測量儀的行程和大口徑非球面的尺 寸劃分子孔徑的大小并計算子孔徑的個數。劃分的原則為各子孔徑在三坐標測量儀的檢測范圍內，子孔徑的個數為最小，但各子孔徑區域有1/4以上的重疊區域4。三、子孔徑測試；假定利用兩次拼接測量即可完成全口徑的測量，子孔徑拼接示意圖如圖2所示，陰影部分代表第一子孔徑I和第二子孔徑2的重疊區域4。利用三坐標測量儀檢測并采集到子第一孔徑I區域的面形分布Z1 (Xl, Y1, Z1)。四、測量靶標坐標；在第一子孔徑I和第二子孔徑2的重疊區域4貼上三個靶標3，靶標3為中心帶十字線的圓形粘貼，結合圖2，利用三坐標測量儀的ViScan光學探頭能夠精確測定到三個祀標3各自中心十字叉點的坐標Z11 (xn，yn, zn), Z12 (x12, y12, z12),Zl3 (X13，Υ 3> Z13)。五、鏡體位置調整；將大口徑非球面鏡體的位置進行調整，使三坐標測量儀行程能夠完全測定第二子孔徑2區域。六、靶標坐標再次測定；在第2個測試位置，利用三坐標測量儀的ViScan光學探頭再次測定到三個靶標各自中心十字叉點的坐標Z21(X21，y21, z21)，Z22 (x22, y22, Z22)，^23 (X23，5^23) Z23)。七、其它子孔徑測試；移去靶標3，利用三坐標測量儀測定得到第二子孔徑2區域的面形分布Z2 (x2, j2, Z2)。如有多個子孔徑才能完成拼接測量，則重復步驟三至步驟七；八、基準統一；通過坐標變換，可以求解得到兩個子孔徑之間的平移量和旋轉量， 從而使坐標系統一。具體步驟算法如下由于不同子孔徑測量之間的位置調整都在相同的基面上，因此位置調整僅會帶來 χ方向和y方向的平移以及繞z方向的轉動。假定兩次測量兩個子孔徑在χ方向、y方向上的相對平移量分別為dx、dy，繞z軸的轉動角度量為θ，則根據坐標變換理論，相鄰兩個子孔徑上三個靶標中心點位置坐標有如下關系權利要求1.，其特征是，該方法由以下步驟實現步驟一、對被檢測大口徑非球面的尺寸進行劃分，獲得多個子孔徑；所述多個子孔徑在三坐標測量儀的檢測范圍內，相鄰子孔徑有四分之一的區域為重疊區域；步驟二、采用三坐標測量儀檢測并采集子孔徑區域的面形數據，并在該子孔徑區域與相鄰的另一個子孔徑區域的重疊區域貼上三個靶標，采用三坐標測量儀測定三個靶標的數據；步驟三、調整被檢測大口徑非球面的位置，使三坐標測量儀能夠檢測到另一個子孔徑區域的面形數據；采用三坐標測量儀測定三個靶標的數據；移去三個靶標，三坐標測量儀獲得另一個子孔徑區域的面形數據；步驟四、判斷是否是最后一個子孔徑，如果是，則執行步驟五；如果否，返回執行步驟-* ;步驟五、采用迭代算法將步驟二和步驟三獲得的子孔徑區域的面形數據進行坐標變換，獲得在相同基準面上的兩個子孔徑數據；步驟六、判斷步驟五獲得的兩個子孔徑的重疊區域是否大于四分之一，如果否，則返回執行步驟三；如果是，則采用最小二乘法獲得兩個子孔徑的拼接系數，最終實現對大口徑非球面面形的檢測。2.根據權利要求I所述的，其特征在于，所述三個靶標為中心帶十字線的圓形粘貼。全文摘要，涉及一種測量大口徑非球面面形的方法，解決現有對大口徑非球面的檢測無法采用三坐標測量儀實現檢測的問題；對被檢測大口徑非球面的尺寸進行劃分，相鄰子孔徑有四分之一的區域為重合區域；采用三坐標測量儀測量第一子孔徑區域的數據，并在重疊區域貼上三個靶標，采用三坐標測量儀測定靶標的數據；調整被檢測大口徑非球面的位置，采用三坐標測量儀再次測定三個靶標的數據；移去三個靶標，獲得第二子孔徑區域的面形數據；采用迭代算法進行兩孔徑的基準統一，求解拼接因子，如果有多個子孔徑，采用兩兩拼接的方法實現對大口徑非球面面形的檢測。本方法操作簡單，檢測成本低。文檔編號G01B11/24GK102980532SQ20121057064公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日專利技術者王孝坤 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
采用三坐標測量儀拼接測量大口徑非球面面形的方法，其特征是，該方法由以下步驟實現：步驟一、對被檢測大口徑非球面的尺寸進行劃分，獲得多個子孔徑；所述多個子孔徑在三坐標測量儀的檢測范圍內，相鄰子孔徑有四分之一的區域為重疊區域；?步驟二、采用三坐標測量儀檢測并采集子孔徑區域的面形數據，并在該子孔徑區域與相鄰的另一個子孔徑區域的重疊區域貼上三個靶標，采用三坐標測量儀測定三個靶標的數據；步驟三、調整被檢測大口徑非球面的位置，使三坐標測量儀能夠檢測到另一個子孔徑區域的面形數據；采用三坐標測量儀測定三個靶標的數據；移去三個靶標，三坐標測量儀獲得另一個子孔徑區域的面形數據；步驟四、判斷是否是最后一個子孔徑，如果是，則執行步驟五；如果否，返回執行步驟二；步驟五、采用迭代算法將步驟二和步驟三獲得的子孔徑區域的面形數據進行坐標變換，獲得在相同基準面上的兩個子孔徑數據；步驟六、判斷步驟五獲得的兩個子孔徑的重疊區域是否大于四分之一，如果否，則返回執行步驟三；如果是，則采用最小二乘法獲得兩個子孔徑的拼接系數，最終實現對大口徑非球面面形的檢測。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王孝坤，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：