【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量，尤其涉及一种在位测量方法、在位测量系统及计算设备。
技术介绍
1、非球面光学镜片与球面光学镜片相比，具有校正像差、可以简化系统、提高光学系统的精度的作用。在光学系统中采用非球面光学元件，可以在光学元件数量大大减少的情况下仍能获得优良的成像品质。因此，采用非球面光学元件是未来的一个趋势。
2、非球面光学产品制造的难点在于，非球面超精密模具面形精度的要求较高。而提高非球面模具面形精度的主要手段是在位测量和补偿加工。目前在国内，非球面透镜模具的加工一般要求面形精度p-v值在100nm-200nm，而在国外，尤其在日本，已经达到了p-v值在100nm以下的加工精度，这样，就要求实际面形的测量精度达到纳米量级，测量精度越高越有利于后续加工。同时，由于在现场制造中经常需要加工大量尺寸、形状各异的非球面模具，因此，需要一种灵活的在位测量系统以实现对多种类型模具面形的测量，其测量效率应满足在位测量的要求。另外，面形测量的精度和效率高低，将直接影响到下一步的透镜模具加工或透镜模压成型，基于此，研究一种针对超精密非球面面形的在位测量方法，是完成超精密模具加工和透镜模压成型的重要前提。
3、虽然国内外科研人员在超精密在位测量领域做了较多研究，并应用于超精密加工，然而，零件的加工精度和测量精度仍难以满足预期要求。现有研究普遍存在以下问题：忽视了测头轮廓误差对测量结果的影响；在进行测头误差校正时，只校正了测头倾斜误差或者测头半径误差，而忽视了测头轮廓误差。虽然测头轮廓误差很小，但是其会直接影响测量结果，特别是在
4、为此，需要一种在位测量方法及系统，来解决上述技术方案中存在的问题。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种在位测量方法及在位测量系统，以解决或至少缓解上面存在的问题。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种在位测量方法，在计算设备中执行，用于测量被测工件，所述被测工件包括非球面元件，所述方法包括：根据相对位移测量数据、工件轮廓偏差、测头轮廓误差之间的关系，建立第一映射模型；确定测头轮廓误差函数，并根据所述测头轮廓误差函数和所述第一映射模型，得到第二映射模型；根据所述第二映射模型，生成新的在位测量程序；执行所述新的在位测量程序，以基于校正后的测量轨迹控制所述被测工件沿第一方向、第三方向运动，以使所述被测工件与所述测头接触；获取位移传感器测量的所述测头与位移传感器之间的相对位移测量数据；根据所述相对位移测量数据，确定被测工件轮廓偏差。
3、可选地，在根据本专利技术的在位测量方法中，还包括：根据被测工件的理想轮廓曲线、测头中心点的实际运动轨迹曲线，建立第三映射模型；根据所述第三映射模型和所述被测工件轮廓偏差，确定被测工件的实际轮廓。
4、可选地，在根据本专利技术的在位测量方法中，确定测头轮廓误差函数，包括：通过测量标准球，确定测头轮廓误差函数。
5、可选地，在根据本专利技术的在位测量方法中，所述计算设备与测量设备通信连接，所述测量设备包括测头、位移传感器、x轴进给驱动器、z轴进给驱动器：控制所述被测工件沿第一方向、第三方向运动，包括：控制x轴进给驱动器、z轴进给驱动器工作，以分别驱动所述被测工件相对所述测头沿第一方向、第三方向运动。
6、可选地，在根据本专利技术的在位测量方法中，位移传感器为电容位移传感器。
7、可选地，在根据本专利技术的在位测量方法中，所述非球面元件包括超精密非球面模具。
8、根据本专利技术的一个方面，提供一种在位测量系统，用于测量被测工件，所述被测工件包括非球面元件，所述系统包括：测量设备，包括测头、位移传感器，所述位移传感器适于测量所述测头与所述位移传感器之间的相对位移测量数据；计算设备，与所述测量设备通信连接，适于执行如上所述的方法，来确定被测工件轮廓偏差。
9、可选地，在根据本专利技术的在位测量系统中，所述测量设备还包括x轴进给驱动器、z轴进给驱动器：所述计算设备适于：控制x轴进给驱动器、z轴进给驱动器工作，以分别驱动所述被测工件沿第一方向、第三方向运动。
10、可选地，在根据本专利技术的在位测量系统中，所述测量设备还包括测头安装组件，所述测头安装组件包括：方轴，所述测头适于安装在所述方轴上，以避免测量过程中测头发生旋转；外壳，套设在所述方轴外；其中，所述方轴内具有气腔，通过向所述气腔内持续通入气体，以在所述方轴与外壳之间形成气膜，以使所述方轴在所述外壳内进行无摩擦滑动。
11、可选地，在根据本专利技术的在位测量系统中，位移传感器为电容位移传感器。
12、可选地，在根据本专利技术的在位测量系统中，系统还包括气浮主轴，所述被测工件适于通过真空吸盘吸附在气浮主轴上。
13、根据本专利技术的一个方面，提供一种计算设备，包括：至少一个处理器；存储器，存储有程序指令，其中，程序指令被配置为适于由上述至少一个处理器执行，所述程序指令包括用于执行如上所述的故障信息显示方法的指令。
14、根据本专利技术的一个方面，提供一种存储有程序指令的可读存储介质，当该程序指令被计算设备读取并执行时，使得该计算设备执行如上所述的故障信息显示方法。
15、根据本专利技术的技术方案，提供了一种在位测量方法及系统，其中，根据相对位移测量数据、工件轮廓偏差、测头轮廓误差之间的关系，建立第一映射模型；确定测头轮廓误差函数，并根据测头轮廓误差函数和所述第一映射模型，得到第二映射模型，进而，可以根据第二映射模型来生成测头轮廓误差校正后的新的在位测量程序。通过执行新的在位测量程序，可以基于校正后的测量轨迹来控制被测工件沿第一方向、第三方向运动，使被测工件与测头接触，并获取位移传感器测量的测头与位移传感器之间的相对位移测量数据，根据相对位移测量数据确定被测工件轮廓偏差。这样，本专利技术生成的新的在位测量程序经过了测头轮廓误差校正，通过执行新的在位测量程序来测量被测工件的轮廓偏差，能够避免测头轮廓误差对测量结果的影响，提高了对工件的在位测量精度。
16、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
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1.一种在位测量方法，在计算设备中执行，用于测量被测工件，所述被测工件包括非球面元件，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中，还包括：
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，确定测头轮廓误差函数，包括：
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述计算设备与测量设备通信连接，所述测量设备包括测头、位移传感器、X轴进给驱动器、Z轴进给驱动器：
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述位移传感器为电容位移传感器。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述非球面元件包括超精密非球面模具。
7.一种在位测量系统，用于测量被测工件，所述被测工件包括非球面元件，所述系统包括：
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述测量设备还包括X轴进给驱动器、Z轴进给驱动器：
9.一种计算设备，包括：
10.一种存储有程序指令的可读存储介质，当所述程序指令被计算设备读取并处理时，使得所述计算设备处理如权利要求1-6中任一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种在位测量方法，在计算设备中执行，用于测量被测工件，所述被测工件包括非球面元件，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中，还包括：
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，确定测头轮廓误差函数，包括：
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述计算设备与测量设备通信连接，所述测量设备包括测头、位移传感器、x轴进给驱动器、z轴进给驱动器：
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述位移传感器为电容位移传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭曦鹏，尹韶辉，
申请(专利权)人：江苏优普纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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