一种用于大尺寸光学窗口零件面形和平行差开放式检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于大尺寸光学窗口零件面形和平行差开放式检测装置及检测方法，检测装置包括上平台，下平台，支架，升降螺杆，导轨，滑块，锁紧块，限位块，俯仰和旋转调整机构和载物台。通过升降螺杆调平上平台和下平台，形成大尺寸窗口零件开放式测试区域。该装置将干涉仪安装于上平台上，利用俯仰调整机构，使零件的表面像和干涉仪的标准像产生干涉，得到该区域的干涉条纹，获得该区域的干涉图样，再通过旋转和平移零件，实现大尺寸窗口零件全范围内的局部面形测试；利用零件两面产生的干涉条纹，获得干涉图样，根据等厚干涉平行差计算公式，得到该区域的平行差，再通过旋转和平移零件，实现大尺寸窗口零件全范围内的局部平行差测试。

An open inspection device and method for the shape and parallel difference of large size optical window parts

The invention discloses an open detection device and detection method for the surface shape and parallel difference of large-size optical window parts. The detection device includes an upper platform, a lower platform, a bracket, a lifting screw, a guide rail, a slider, a locking block, a limiting block, a pitch and rotation adjustment mechanism and a carrier platform. The upper platform and the lower platform are leveled by the lifting screw to form an open test area for large-scale window parts. In this device, the interferometer is installed on the upper platform, the surface image of the part and the standard image of the interferometer are interfered by the pitch adjustment mechanism, the interference fringes of the area are obtained, the interference pattern of the area is obtained, and then the local shape test of the whole range of large-size window parts is realized by rotating and translating the parts; the interference fringes of both sides of the parts are used to obtain the interference According to the calculation formula of equal thickness interference parallel difference, the parallel difference in this area is obtained. Then, through rotating and translating parts, the local parallel difference test in the whole range of large-size window parts is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种用于大尺寸光学窗口零件面形和平行差开放式检测装置及检测方法
本专利技术属于光学窗口零件加工工艺领域，具体为一种用于大尺寸光学窗口零件面形和平行差开放式检测装置及检测方法。
技术介绍
光学窗口零件是光电系统的重要组成部分，零件的面形和平行差直接影响系统的整体性能。在零件现场加工中，目前主要采用斐索式激光平面干涉仪对零件面形和平行差进行检测，进而指导光学加工过程中面形和平行差修正。但目前市场上的激光平面干涉仪测试有效口径最大为Φ150mm，且测试区域为封闭式，无法实现对大尺寸窗口零件全口径范围进行面形和平行差测试。因此目前针对大尺寸光学窗口零件(等效直径Φ150mm以上)，在光学车间主要还是采用传统的光学平晶对其面形进行测试，该测量方法的主要问题有：易对零件抛光表面带来损伤，受环境温度影响大，并且加工者的经验对测量结果有很大影响，直接影响大尺寸窗口零件的加工精度和加工效率。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术利用斐索式激光平面干涉仪设计一种结构简单，操作方便，产品安装轻便，采用开放性设计，可实现对大尺寸窗口零件面形和平行差开放式检测的装置，并提出相应的检测方法。本专利技术的技术方案为：所述一种用于大尺寸光学窗口零件面形和平行差开放式检测装置，其特征在于：包括上平台，下平台，支架，升降螺杆，导轨，滑块，锁紧块，限位块，俯仰和旋转调整机构和载物台；所述上平台中心设有中心通孔，中心通孔周围设有圆周均布的安装孔用来安装干涉仪，下表面四个角设有安装升降螺杆的螺孔；所述下平台基体为气浮式隔震平台，下平台设有用于安装支架和导轨的螺孔；所述支架底部通过螺钉连接在下平台上，支架顶部安装升降螺杆，升降螺杆的另一端通过螺钉安装在上平台上，通过升降螺杆调平上平台和下平台，形成大尺寸窗口零件开放式测试区域；两根平行导轨通过螺钉安装在下平台上，上平台中心通孔在下平台的投影落在两根平行导轨之间；所述限位块安装在导轨两端；所述俯仰和旋转调整机构为可实现零件旋转和俯仰的机械传动结构；所述载物台安装在所述俯仰和旋转调整机构上；所述滑块和锁紧块的上部通过螺钉与俯仰和旋转调整机构连接，滑块和锁紧块的下部安装在导轨上，实现俯仰和旋转调整机构的平移和锁紧。进一步的优选方案，所述一种用于大尺寸光学窗口零件面形和平行差开放式检测装置，其特征在于：所述限位块为“L”形角块，“L”形角块的两直角边分别设有安装孔，一个直角边通过螺钉与下平台连接，安装在导轨一端，另一个直角边安装螺钉和螺母，螺帽上设有胶套。利用上述装置检测大尺寸窗口零件面形的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将干涉仪安装在上平台上，使干涉仪镜头处于上平台中心通孔中；将俯仰和旋转调整机构平移到测试区域外，将零件放置到载物台中心上，将俯仰和旋转调整机构平移到测试区域内，目视零件中心与干涉仪镜头中心重合，锁紧俯仰和旋转调整机构；步骤2：调整俯仰和旋转调整机构的俯仰旋钮，使零件的表面像和干涉仪的标准像产生干涉，形成干涉条纹，获得零件中心区域的干涉图样；步骤3：当Φ＜零件直径Φ′≤3Φ时，Φ为干涉仪镜头直径，调整俯仰和旋转调整机构，以零件中心为坐标原点，在以坐标((Φ′-Φ)/2，0)、(0，(Φ′-Φ)/2)和((Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4，(Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4)为圆心，Φ为直径的三个区域按照步骤2形成干涉条纹，获得上述三个区域的干涉图样；当3Φ＜零件直径Φ′≤Min[a,b]，a、b分别为检测装置中的测试区域的长和宽，调整俯仰和旋转调整机构，以零件中心为坐标原点，在以坐标((Φ′-Φ)/4，0)、((Φ′-Φ)/2，0)、(0，(Φ′-Φ)/4)、(0，(Φ′-Φ)/2)和((Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4，(Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4)为圆心，Φ为直径的五个区域按照步骤2形成干涉条纹，获得上述五个区域的干涉图样；步骤4：分析上述区域干涉图样数目和形态差异，调整机床的主轴转速、摆轴速度、摆幅大小，直到各区域的干涉图样一致，符合设计要求。利用上述装置检测大尺寸窗口零件平行差的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将干涉仪安装在上平台上，使干涉仪镜头处于上平台中心通孔中；将俯仰和旋转调整机构平移到测试区域外，将零件放置到载物台中心上，将俯仰和旋转调整机构平移到测试区域内，目视零件中心与干涉仪镜头中心重合，锁紧俯仰和旋转调整机构；步骤2：调整俯仰和旋转调整机构的俯仰旋钮，使零件的两个表面产生干涉，形成干涉条纹，获得干涉图样，读取此时干涉图样中干涉条纹的数目N，根据等厚干涉平行差计算公式，得到该区域的平行差；步骤3：当Φ＜零件直径Φ′≤3Φ时，Φ为干涉仪镜头直径，调整俯仰和旋转调整机构，以零件中心为坐标原点，在以坐标((Φ′-Φ)/2，0)、(0，(Φ′-Φ)/2)、((Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4，(Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4)、((Φ-Φ′)/2，0)、((Sqrt(2)*(Φ-Φ′))/4，(Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4)、(0，(Φ-Φ′)/2)、((Sqrt(2)*(Φ-Φ′))/4，(Sqrt(2)*(Φ-Φ′))/4)、((Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4，(Sqrt(2)*(Φ-Φ′))/4)为圆心，Φ为直径的八个区域按照步骤2形成干涉条纹，获得上述八个区域的干涉图样，按照步骤2对零件上述区域平行差进行测试，得到上述窗口零件全范围内的局部平行差；当3Φ＜零件直径Φ′≤Min[a,b]时，a、b分别为测试区域的长和宽，调整俯仰和旋转调整机构，以零件中心为坐标原点，在以坐标((Φ′-Φ)/4，0)、((Φ′-Φ)/2，0)、(0，(Φ′-Φ)/4)、(0，(Φ′-Φ)/2)、((Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4，(Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4)、((Φ-Φ′)/4，0)、((Φ-Φ′)/2，0)、((Sqrt(2)*(Φ-Φ′))/4，(Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4)、(0，(Φ-Φ′)/4)、(0，(Φ-Φ′)/2)、((Sqrt(2)*(Φ-Φ′))/4，(Sqrt(2)*(Φ-Φ′))/4)、((Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4，(Sqrt(2)*(Φ-Φ′))/4)和为圆心，Φ为直径的十二个区域按照所述步骤2形成干涉条纹，获得上述十二个区域的干涉图样，按照所述步骤2对零件上述区域平行差进行测试，得到上述窗口零件全范围内的局部平行差。有益效果本专利技术的有益效果体现在以下三个方面：(1)本专利技术采用开放性设计，避免了大尺寸零件磕碰的风险，同时增加旋转功能，拓宽了现有干涉仪的测试范围，实现了对大尺寸窗口零件全口径范围进行局部面形和平行差移动测试；(2)本专利技术结构可实现对大重量零件的面形和平行差稳定测量；(3)本专利技术符合人体工程学原理，具有结构简单，操作方便，一次装夹即可完成全范围多区域测量等特点。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大尺寸光学窗口零件面形和平行差开放式检测装置，其特征在于：包括上平台，下平台，支架，升降螺杆，导轨，滑块，锁紧块，限位块，俯仰和旋转调整机构和载物台；/n所述上平台中心设有中心通孔，中心通孔周围设有圆周均布的安装孔用来安装干涉仪，下表面四个角设有安装升降螺杆的螺孔；所述下平台基体为气浮式隔震平台，下平台设有用于安装支架和导轨的螺孔；所述支架底部通过螺钉连接在下平台上，支架顶部安装升降螺杆，升降螺杆的另一端通过螺钉安装在上平台上，通过升降螺杆调平上平台和下平台，形成大尺寸窗口零件开放式测试区域；/n两根平行导轨通过螺钉安装在下平台上，上平台中心通孔在下平台的投影落在两根平行导轨之间；所述限位块安装在导轨两端；所述俯仰和旋转调整机构为可实现零件旋转和俯仰的机械传动结构；所述载物台安装在所述俯仰和旋转调整机构上；所述滑块和锁紧块的上部通过螺钉与俯仰和旋转调整机构连接，滑块和锁紧块的下部安装在导轨上，实现俯仰和旋转调整机构的平移和锁紧。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于大尺寸光学窗口零件面形和平行差开放式检测装置，其特征在于：包括上平台，下平台，支架，升降螺杆，导轨，滑块，锁紧块，限位块，俯仰和旋转调整机构和载物台；
所述上平台中心设有中心通孔，中心通孔周围设有圆周均布的安装孔用来安装干涉仪，下表面四个角设有安装升降螺杆的螺孔；所述下平台基体为气浮式隔震平台，下平台设有用于安装支架和导轨的螺孔；所述支架底部通过螺钉连接在下平台上，支架顶部安装升降螺杆，升降螺杆的另一端通过螺钉安装在上平台上，通过升降螺杆调平上平台和下平台，形成大尺寸窗口零件开放式测试区域；
两根平行导轨通过螺钉安装在下平台上，上平台中心通孔在下平台的投影落在两根平行导轨之间；所述限位块安装在导轨两端；所述俯仰和旋转调整机构为可实现零件旋转和俯仰的机械传动结构；所述载物台安装在所述俯仰和旋转调整机构上；所述滑块和锁紧块的上部通过螺钉与俯仰和旋转调整机构连接，滑块和锁紧块的下部安装在导轨上，实现俯仰和旋转调整机构的平移和锁紧。


2.根据权利要求1所述一种用于大尺寸光学窗口零件面形和平行差开放式检测装置，其特征在于：所述限位块为“L”形角块，“L”形角块的两直角边分别设有安装孔，一个直角边通过螺钉与下平台连接，安装在导轨一端，另一个直角边安装螺钉和螺母，螺帽上设有胶套。


3.利用权利要求1所述装置检测大尺寸窗口零件面形的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将干涉仪安装在上平台上，使干涉仪镜头处于上平台中心通孔中；将俯仰和旋转调整机构平移到测试区域外，将零件放置到载物台中心上，将俯仰和旋转调整机构平移到测试区域内，目视零件中心与干涉仪镜头中心重合，锁紧俯仰和旋转调整机构；
步骤2：调整俯仰和旋转调整机构的俯仰旋钮，使零件的表面像和干涉仪的标准像产生干涉，形成干涉条纹，获得零件中心区域的干涉图样；
步骤3：当Φ＜零件直径Φ′≤3Φ时，Φ为干涉仪镜头直径，调整俯仰和旋转调整机构，以零件中心为坐标原点，在以坐标((Φ′-Φ)/2，0)、(0，(Φ′-Φ)/2)和((Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4，(Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4)为圆心，Φ为直径的三个区域按照步骤2形成干涉条纹，获得上述三个区域的干涉图样；
当3Φ＜零件直径Φ′≤Min[a,b]，a、b分别为检测装置中的测试区域的长和宽，调整俯仰和旋转调整机构，以零件中心为坐标原点，在以坐标((Φ′-Φ)/4，0)、((Φ′-Φ)/2，0)、(0，(Φ′-Φ)/4)、(0，(Φ′-Φ)/2)和((Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4，(Sqrt(2)*(Φ′-Φ))/4)为圆心...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏瑛，杨海成，赵智亮，郭芮，许增奇，王章利，张瑜，姚志顺，张云龙，刘选民，张峰，王阜超，
申请(专利权)人：西安应用光学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61