基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置和方法，该装置包括：样板、待测件、平面LED光源、干涉条纹采集单元、平面面形误差检测单元和控制单元；平面LED光源的正面为照射面且相对样板设置；平面LED光源用于提供多种波长的均匀照明光，并以其中至少两种被选定的波长的照明光源分时逐次照射样板和待测件；干涉条纹采集单元用于采集和输出等厚干涉条纹图像；平面面形误差检测单元用于获得不同波长照明下等厚干涉条纹图像上同一点的强度变化，得到该点的绝对光程差，并以此类推确定被测面上所有点的绝对光程差而得到待测件的被测面的面形误差。本发明专利技术能够实现客观、自动化、高精度、低成本的平面光学元件面形误差的检测。

An on-line measuring device and method for plane profile error based on sample interference method

The invention discloses a device and method for on-line detection of shape error based on plane pattern interferometry, the device including: sample, test piece, LED plane light source, interference fringes collection unit, flatness detection unit and a control unit; frontal plane LED light source for the irradiation surface and the relative plane model set; LED light source is used to provide a variety of wavelengths of uniform illumination light, and in which the light source at least two selected wavelength points of successive samples and sample irradiation; interference fringe acquisition unit is used for collecting the output and equal thickness interference fringe image; flatness error detection unit for different wavelength illumination on inferior fringe image with a little intensity variation of thickness interference, the absolute optical path difference and so on, and determine the surface of all points of the differential and absolute path to obtain the sample The surface error of the measured surface. The invention can realize the objective, automatic, high precision and low cost surface error detection of the plane optical element.

【技术实现步骤摘要】
基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置和方法
本专利技术涉及一种平面光学零件面形误差检测系统，特别是涉及一种基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置和方法。
技术介绍
目前，在光学加工中常见的平面光学零件面形误差检测手段包括样板干涉法、激光干涉仪法。样板干涉法是一种可在线测量的面形误差手段，其检测成本较低，在光学车间大量使用。但该方法主观性大，精度受检测人员经验制约，且效率较低。激光干涉仪法主要包括斐索干涉仪、泰曼格林干涉仪等检测形式。激光干涉仪法是一种高精度离线测量手段，需要将光学元件放在检测台面上进行检测，适合光学元件出厂时终检使用。由于干涉仪成本昂贵，很多民营光学加工厂无力购置，因此希望寻求一种高精度、低成本、便捷的平面光学零件面形误差检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置和方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置，所述基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置包括：样板、待测件、平面LED光源、干涉条纹采集单元、平面面形误差检测单元和控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置，其特征在于，包括：样板(1)、待测件(2)、平面LED光源(3)、干涉条纹采集单元(4)、平面面形误差检测单元(5)和控制单元(6)；其中，所述待测件(2)和所述平面LED光源(3)分别布置在所述样板(1)的两侧；所述待测件(2)的被测面(2a)贴合到所述样板(1)的基准面(1a)，在照明光源照射作用下所述待测件(2)的被测面(2a)与所述样板(1)的基准面(1a)之间的空气间隙能够产生等厚干涉条纹图像；所述平面LED光源(3)具有正面(3a)和背面(3b)，所述正面(3a)为照射面且相对所述样板(1)设置；所述平面LED光源(3)用于提供多种波长...

【技术特征摘要】
1.一种基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置，其特征在于，包括：样板(1)、待测件(2)、平面LED光源(3)、干涉条纹采集单元(4)、平面面形误差检测单元(5)和控制单元(6)；其中，所述待测件(2)和所述平面LED光源(3)分别布置在所述样板(1)的两侧；所述待测件(2)的被测面(2a)贴合到所述样板(1)的基准面(1a)，在照明光源照射作用下所述待测件(2)的被测面(2a)与所述样板(1)的基准面(1a)之间的空气间隙能够产生等厚干涉条纹图像；所述平面LED光源(3)具有正面(3a)和背面(3b)，所述正面(3a)为照射面且相对所述样板(1)设置；所述平面LED光源(3)用于提供多种波长的均匀照明光，并以其中至少两种被选定的波长的照明光源分时逐次照射所述样板(1)和待测件(2)；所述干涉条纹采集单元(4)包括相机(41)和小孔光阑(42)，所述小孔光阑(42)置于所述相机(41)的镜头外的正前方，且贴合到所述平面LED光源(3)的背面(3b)；所述干涉条纹采集单元(4)用于采集和输出所述等厚干涉条纹图像；所述平面面形误差检测单元(5)用于根据被选定的照明光源的波长及经该波长照明光源照明后产生的所述等厚干涉条纹图像，获得不同波长照明下所述等厚干涉条纹图像上同一点的强度变化，得到该点的绝对光程差，并以此类推确定被测面(2a)上所有点的绝对光程差而得到所述待测件(2)的被测面(2a)的面形误差；所述平面面形误差检测单元(5)具体包括输入模块(51)、存储模块(52)、比对分析模块(53)和计算模块(54)，其中，所述输入模块(51)用于接收选定的照明光源的波长数据及经该波长照明光源照明后产生的所述等厚干涉条纹图像、和预先设定的光程差范围；所述计算模块(54)用于接收所述输入模块(51)的照明光源的波长和预先设定光程差，并根据其内预先设置的等厚干涉的干涉条纹强度公式，计算设定光程差下的所述参考矩阵中的干涉条纹强度，等厚干涉的干涉条纹强度公式为：其中，ΔH为光程差，λ为照明光源的波长，I为干涉条纹强度；所述存储模块(52)用于将对应各照明光源的波长λ的所述所有预先设定的光程差范围内所有光程差下的干涉条纹强度I以矩阵形式存储为参考矩阵；所述比对分析模块(53)用于将实际测得的所述等厚干涉条纹图像上各点的[Iλ1,Iλ2,Iλ3……]与参考矩阵中的所有干涉条纹强度向量进行比对，以干涉条纹强度向量内各元素与模板矩阵中最为接近的一干涉条纹强度向量对应的光程差为该点绝对光程差，以此类推获得所述待测件(2)的被测面(2a)上所有点的绝对光程差从而得到所述待测件(2)的被测面(2a)的面形误差；所述控制单元(6)用于为所述平面LED光源(3)和相机(41)提供准确的时序控制信号，用于匹配所述平面LED光源(3)照明和所述相机(41)曝光。2.如权利要求1所述的基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置，其特征在于，所述平面LED光源(3)为多波长平面导光LED光源，其包括积分腔体(31)和导光平板(33)，其中，所述积分腔体(31)具有照明光输出口(31a)，与所述照明光输出口(31a)相对的内表面设用于提供多种波长的均匀照明光的LED阵列(32)，所述LED阵列(32)包括LED子列，同一所述LED子列中的每一个LED的波长相同，每一所述LED子列的电流分别由对应的触发开关(34)控制，所述触发开关(34)受控于所述控制单元(6)；所述导光平板(33)具有多个照明光输入口(33a)，各所述照明光输入口(33a)沿所述导光平板(33)的边缘周向均匀隔开布置，每一所述照明光输入口(33a)连接一所述积分腔体(31)的照明光输出口(31a)；所述LED阵列(32)发出的光线经所述积分腔体(31)反射和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：王姗姗，朱秋东，翟慕岳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11