本发明专利技术公开了一种透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置与方法，本发明专利技术形位误差干涉测量装置包括分别安装有激光波面干涉仪以及干涉仪光轴方向平移台的隔振平台，所述激光波面干涉仪的出光口设有球面镜头，所述干涉仪光轴方向平移台上安装有壳体偏摆转台，所述壳体偏摆转台上安装有壳体回转转台，所述壳体回转转台上安装有壳体对心平台，所述壳体对心平台上设有用于安装被测量的半球壳体的安装位，且壳体偏摆转台与壳体回转转台的轴线交汇于被测量的半球壳体的球心，可用于透明半球壳体的内外球面面形误差和厚度差的干涉测量，具有结构简单，精度高的优点；本发明专利技术方法基于相移干涉子孔径扫描拼接原理，测量范围大而分辨率高。高。高。
【技术实现步骤摘要】
透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置与方法
[0001]本专利技术涉及光学精密测量
，具体涉及一种透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置与方法。
技术介绍
[0002]透明半球壳体零件如高品质熔石英半球谐振子是半球谐振陀螺中的一个关键零件，其形状为带有中心锚柱的半球形薄壁壳体，直径一般为壁厚一般为0.3～1.1mm。理想的谐振子应具有高品质因数、弹性物质和能量耗散的各向同性，但实际加工工艺受限于机床精度，导致半球壳体的内、外球面面形与厚度差不均匀，相应地谐振子的质量分布不均匀，特别是质量分布偏差四次谐波的存在，导致谐振子中出现两个相互间展成45
°
的两个固有轴系，谐振子沿这两个轴中的每个轴振动的固有频率都能达到极大和极小值，极大和极小的频率差即固有频率的裂解对陀螺性能造成严重影响。
[0003]段荣等在公开号CN106052577B的中文专利文献中公开了一种光学干涉法球径球度检测仪及检测方法，其中涉及球面表面形状及曲率半径的检测，程云勇等在公开号CN11735
‑
0A的中文专利文献中公开了一种钟形球壳零件测量装置及其测量方法，其中涉及非透明球壳零件表面高精度检测的方法，陈善勇等在CN20101055740.3的中文专利文献中公开了一种光学球体零件全球面三维球度误差的检测方法与装置，其中涉及球体零件全球面的面形误差检测方法与装置。但是，以上方法都只能检测球体或球壳零件的面形误差，而无法检测壳体厚度误差。对于半球谐振子，除了球面的面形误差外，还必须检测其内外球面的厚度差，面形误差与厚度差共同作用，决定了谐振子的质量分布均匀性。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置与方法，本专利技术透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置可用于透明半球壳体的内外球面面形误差和厚度差的干涉测量，具有结构简单，精度高的优点；本专利技术方法基于相移干涉子孔径扫描拼接原理，测量范围大而分辨率高。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置，包括分别安装有激光波面干涉仪以及干涉仪光轴方向平移台的隔振平台，所述激光波面干涉仪的出光口设有球面镜头，所述干涉仪光轴方向平移台上安装有壳体偏摆转台，所述壳体偏摆转台上安装有壳体回转转台，所述壳体回转转台上安装有壳体对心平台，所述壳体对心平台上设有用于安装被测量的半球壳体的安装位，且壳体偏摆转台与壳体回转转台的轴线交汇于被测量的半球壳体的球心。
[0007]可选地，所述激光波面干涉仪为具有相移干涉功能的激光波面干涉仪。
[0008]可选地，被测量的半球壳体内外球面同心，所述激光波面干涉仪为波长调谐相移干涉仪。
[0009]可选地，所述球面镜头的参数满足镜头f/数<1。
[0010]可选地，所述干涉仪光轴方向平移台的运动方向平行于激光波面干涉仪的光轴。
[0011]可选地，所述壳体偏摆转台为电控转台，所述壳体偏摆转台的轴线为竖直方向且与激光波面干涉仪的光轴垂直，所述壳体偏摆转台的分度精度优于1
′
。
[0012]可选地，所述壳体回转转台为电控转台，所述壳体回转转台的轴线与干涉仪的光轴垂直，且分度精度优于1
′
。
[0013]可选地，所述壳体对心平台包括相互连接的二维平移调整机构和平移调整机构，所述二维平移调整机构垂直于壳体回转转台的轴线的平面，所述平移调整机构的运动方向为沿壳体回转转台轴线方向。
[0014]此外，本实施例还提供一种前述透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置的应用方法，包括：
[0015]S1：子孔径对准：干涉仪光轴方向平移台、壳体偏摆转台、壳体回转转台以及壳体对心平台，使得激光波面干涉仪发出的测试光束通过球面镜头后的焦点与被测量的半球壳体的外球面球心重合实现共焦，且在壳体偏摆转台或壳体回转转台的转动调节过程中始终保持共焦状态；
[0016]S2：调节壳体偏摆转台，选择一个当前偏摆角度；
[0017]S3：调节壳体回转转台，选择一个当前圆周方向；
[0018]S4：针对当前偏摆角度、当前圆周方向的子孔径进行单个子孔径测量；
[0019]S5：判断圆周方向是否遍历完毕，若遍历完毕，则跳转下一步，否则跳转步骤S3；
[0020]S6：判断偏摆角度是否遍历完毕，若遍历完毕，则跳转下一步，否则跳转步骤S2；
[0021]S7：将所有的子孔径测量拼接，得到全表面分布的半球壳体形位误差数据；
[0022]S8：将得到的全表面分布的半球壳体形位误差数据进行谐波分解，从而得到不同阶次的角度谐波分量值。
[0023]可选地，步骤S4中进行单个子孔径测量的步骤包括：若被测量的半球壳体的内外球面同心，则应用激光波面干涉仪的波长调谐相移功能，一次测量同时获得被测量的半球壳体的子孔径的外球面面形、内球面面形和内外球面厚度差；若被测量的半球壳体的内外球面不同心，则首先测得外球面面形W1，然后调整半球壳体轴线方向使激光波面干涉仪发出的测试光束透过球面镜头后的焦点与被测量的半球壳体内球面球心重合实现共焦，测得内球面面形W2，对外球面面形W1、内球面面形W2两组数据进行横坐标畸变校正后，计算得到内外球面厚度差(W2
‑
W1)/n，其中n为被测量的半球壳体材料在激光波面干涉仪发出的激光光束波长下的折射率。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0025]本专利技术透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置能测得半球壳体零件的内外球面的面形误差和厚度差分布，具有结构简单，精度高的优点。
[0026]本专利技术透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置的应用方法基于相移干涉子孔径扫描拼接原理，能够一次性将厚度、面形均匀性信息检测出来，而不是离散的线状均匀性信息，具有测量范围大而分辨率高的优点。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例形位误差干涉测量装置的立体结构示意图。
[0028]图2为本专利技术实施例应用方法的基本流程示意图。
[0029]图3是本专利技术实施例中子孔径测量结果。
[0030]图4是本专利技术实施例中子孔径拼接与谐波分解结果。
具体实施方式
[0031]如图1所示，本实施例透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置包括分别安装有激光波面干涉仪1以及干涉仪光轴方向平移台2的隔振平台，激光波面干涉仪1的出光口设有球面镜头11，干涉仪光轴方向平移台2上安装有壳体偏摆转台3，壳体偏摆转台3上安装有壳体回转转台4，壳体回转转台4上安装有壳体对心平台5，壳体对心平台5上设有用于安装被测量的半球壳体6的安装位，且壳体偏摆转台3与壳体回转转台4的轴线交汇于被测量的半球壳体6的球心。
[0032]本实施例中，激光波面干涉仪1为具有相移干涉功能的激光波面干涉仪，该干涉仪可以高精本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置，其特征在于，包括分别安装有激光波面干涉仪(1)以及干涉仪光轴方向平移台(2)的隔振平台，所述激光波面干涉仪(1)的出光口设有球面镜头(11)，所述干涉仪光轴方向平移台(2)上安装有壳体偏摆转台(3)，所述壳体偏摆转台(3)上安装有壳体回转转台(4)，所述壳体回转转台(4)上安装有壳体对心平台(5)，所述壳体对心平台(5)上设有用于安装被测量的半球壳体(6)的安装位，且壳体偏摆转台(3)与壳体回转转台(4)的轴线交汇于被测量的半球壳体(6)的球心。2.根据权利要求1所述的透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置，其特征在于，所述激光波面干涉仪(1)为具有相移干涉功能的激光波面干涉仪。3.根据权利要求2所述的透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置，其特征在于，被测量的半球壳体(6)内外球面同心，所述激光波面干涉仪(1)为波长调谐相移干涉仪。4.根据权利要求3所述的透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置，其特征在于，所述球面镜头(11)的参数满足镜头f/数<1。5.根据权利要求4所述的透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置，其特征在于，所述干涉仪光轴方向平移台(2)的运动方向平行于激光波面干涉仪(1)的光轴。6.根据权利要求5所述的透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置，其特征在于，所述壳体偏摆转台(3)为电控转台，所述壳体偏摆转台(3)的轴线为竖直方向且与激光波面干涉仪(1)的光轴垂直，所述壳体偏摆转台(3)的分度精度优于1
′
。7.根据权利要求6所述的透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置，其特征在于，所述壳体回转转台(4)为电控转台，所述壳体回转转台(4)的轴线与干涉仪(1)的光轴垂直，且分度精度优于1
′
。8.根据权利要求7所述的透明半球壳体零件的形位误差干涉测量装置，其特征在于，所述壳体对心平台(5)包括相互连接的二维平移调整机构(51)和平移调整机构(52)，所述二维平移调整机构(51)垂直于壳体回转转台(...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈善勇，戴一帆，薛帅，王序，翟德德，刘俊峰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。