【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大口径非球面光学元件面形精度检测装置光机装配，涉及一种用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校方法。
技术介绍
1、非球面元件具有校正像差、改善像质、扩大视场、增大作用距离、减少光能损失、缩短系统总体长度，减轻系统的重量，进而获得高质量的图像效果和高品质的光学特性等优点。该类元件在加工过程中非球面面形快速扫描检测装置越来越被用来检测来面形。而差动共焦测头与主轴回转机构作为非球面面形快速扫描检测装置的核心部件，差动共焦测头对放置在主轴高速回转机构上的非球面样品进行二维扫描，获取被测非球面样品表面面形信息，见图1。而差动共焦测头光轴在空间上与主轴高速回转机构轴线共轴控制精度尤为重要，关系到共焦测头是否可测量非球面样品顶点面形信息，从而影响被测非球面样品全貌面形信息和检测精度。但是由于设计、制造上的误差以及差动共焦测头手动粗装，难以确保差动共焦测头与主轴高速回转机构轴线共轴，这样在检测测量过程中差动共焦测头无法扫描到放置于主轴高速回转机构的被测非球面光学元件顶点面形信息，造成面形信息缺失，从而导致理论设计数据和检测数据之间匹配基准偏差程度，造成对非球面面形信息的后续数据处理的难度增大，严重影响大口径光学元件面形精度检测装置的测量精度。因此，这使得目前迫切需要一种用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校方法。
2、针对旋转台轴线标定方法，国内外学者还提出了很多新的测量方法，发表的文献包括：发表在《equipment manufacturing technology》中的《三维测量系统中基于圆锥拟合的旋转
3、综上，为了提高差动共焦测头光轴与主轴回转运动机构轴线同轴精度，需要研发一种差动共焦测头光轴与主轴回转运动机构轴线共轴方法。
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的是：为解决差动共焦测头光轴与被测非球面光学元件主轴回转运动机构轴线共轴精度问题，消除差动共焦测头光轴扫描放置于主轴高速回转机构的非球面光学元件顶点面形信息缺失误差，提出一种差动共焦测头光轴与主轴回转运动机构轴线共轴方法，实现操作简便、共焦测头空间位姿调整快速，实现差动共焦测头光轴与被测非球面光学元件主轴回转运动机构轴线空间位置高精度同轴，从而提高非球面面形快速扫描检测装置的检测精度。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其包括：差动共焦测头1、主轴回转机构2、气浮大理石隔振平台3、标准立方分光棱镜4、全自动电子内调焦自准直仪5、标准参考半球6、高精度调心调平工作台7；
5、主轴回转机构2布置在气浮大理石隔振平台3上，差动共焦测头1位于主轴回转机构2上方；高精度调心调平工作台7安装在主轴回转机构2上；标准参考半球6放置在高精度调心调平工作台7上；标准立方分光棱镜4放置在标准参考半球6正上方；全自动电子内调焦自准直仪5分别分布在标准立方分光棱镜4的相对两侧；全自动电子内调焦自准直仪5实现主轴回转机构2的轴线划圈的拟合，并对主轴回转机构2轴线精度标定检测。
6、调校装置还包括：标准平晶8，安装在差动共焦测头1的机械端面，实现差动共焦测头1与主轴回转机构2轴线俯仰方向重合。
7、本专利技术还提供一种用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校方法，包括以下步骤：
8、步骤1：搭建主轴回转机构2回转轴线标定装调光路，将高精度调心调平工作台7装在主轴回转机构2上，标准参考半球6放置在高精度调心调平工作台7上；全自动电子内调焦自准直仪5焦距设置在无穷远处(+∞)，调整标准立方分光棱镜4与全自动电子内调焦自准直仪5的空间位置，使全自动电子内调焦自准直仪5的十字分划板经标准立方分光棱镜4、标准参考半球6平面，十字分划反射像进入全自动电子内调焦自准直仪5的视场范围；
9、步骤2：旋转主轴回转机构2，通过全自动电子内调焦自准直仪5测量十字分划反射像中心所作划圆运动的中心；调整高精度调心调平工作台7的倾斜度，使全自动电子内调焦自准直仪5观察到的十字分划反射像中心划圆不动；
10、步骤3：全自动电子内调焦自准直仪5焦距设置在标准参考半球6的球心位置处，平移标准参考半球6，使十字分划板经标准参考半球6的球心反射进入全自动电子内调焦自准直仪5视场范围；旋转主轴回转机构2，通过全自动电子内调焦自准直仪5测量拟合十字分划反射像中心所作划圆运动的中心；调整高精度调心调平工作台7的平移，使全自动电子内调焦自准直仪5观察到的十字分划反射像中心划圆不动，标定出此位置，即为主轴回转轴线位置(x1,y1)；
11、步骤4：搭建差动共焦测头1与主轴回转机构2轴线共轴装调光路，将标准平晶8紧贴差动共焦测头1机械基准端面；标准立方分光棱镜4左右侧的全自动电子内调焦自准直仪5焦距设置在无穷远处(+∞)，通过调整左侧全自动电子内调焦自准直仪5位置，使左侧全自动电子内调焦自准直仪5基准十字调至(x1,y1)处；通过左侧全自动电子内调焦自准直仪5观察十字分划经标准平晶自准像；调整差动共焦测头1的倾斜，使全自动电子内调焦自准直仪5观察到的十字分划自准像十字调至(x1,y1)处；移走标准平晶8和标准立方分光棱镜4；
12、步骤5：对差动共焦测头1进行微量的平移调整，观察差动共焦测头1的位移信息为最小时或能量信息为最大时，共焦测头调整完毕；
13、步骤6：对差动共焦测头1进行固联，固联完成后将标准参考半球6移走，调整完毕。
14、(三)有益效果
15、上述技术方案所提供的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校方法，有益效果体现在以下几个方面：
16、(1)本专利技术利用标准参考半球和全自动电子内调焦自准直仪代替试错完成差动共焦测头光轴与主轴回转运动机构轴线共轴，相较于试错，具有效率高、准确性好的优势；
17、(2)本专利技术利用标准参考半球和全自动电子内调焦自准直仪完成主轴回转运动机构轴线空间位置精准标定；
18、(3)本专利技术采用的装调方法简便，共轴精度高；
19、(4)本专利技术中采用差动共焦测头光轴与主轴回转运动机构轴线共轴方法，为实现非球面检测装置面形检测高精度打下基础。
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1.一种用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，包括：差动共焦测头(1)、主轴回转机构(2)、气浮大理石隔振平台(3)、标准立方分光棱镜(4)、全自动电子内调焦自准直仪(5)、标准参考半球(6)、高精度调心调平工作台(7)；
2.如权利要求1所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，所述标准参考半球(6)外形尺寸为标准光学半球。
3.如权利要求2所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，所述标准参考半球(6)的球表面镀减反膜，表面面型精度优于1/30λ，λ为0.6328μm；标准参考半球(6)的平面镀反射膜，从而实现光学件与主轴回转机构(2)回转的重合。
4.如权利要求3所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，所述标准立方分光棱镜(4)的入射光轴与出射光轴偏转角为90°±5"，从而实现光轴的折转。
5.如权利要求4所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，所述高精度调心调平工作台(7)实现平移±3mm及俯仰
6.如权利要求5所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，还包括：标准平晶(8)，安装在差动共焦测头(1)的机械端面，实现差动共焦测头(1)与主轴回转机构(2)轴线俯仰方向重合。
7.如权利要求6所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，所述标准平晶(8)表面镀反射膜，两面平行差优于5″。
8.一种用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校方法，其特征在于，基于权利要求7所述的调校装置进行调校，所述调校方法包括以下步骤：
9.一种基于权利要求1-7中任一项所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置在大口径非球面光学元件面形精度检测装置光机装配技术领域中的应用。
10.一种基于权利要求8所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校方法在大口径非球面光学元件面形精度检测装置光机装配技术领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，包括：差动共焦测头(1)、主轴回转机构(2)、气浮大理石隔振平台(3)、标准立方分光棱镜(4)、全自动电子内调焦自准直仪(5)、标准参考半球(6)、高精度调心调平工作台(7)；
2.如权利要求1所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，所述标准参考半球(6)外形尺寸为标准光学半球。
3.如权利要求2所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，所述标准参考半球(6)的球表面镀减反膜，表面面型精度优于1/30λ，λ为0.6328μm；标准参考半球(6)的平面镀反射膜，从而实现光学件与主轴回转机构(2)回转的重合。
4.如权利要求3所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，所述标准立方分光棱镜(4)的入射光轴与出射光轴偏转角为90°±5"，从而实现光轴的折转。
5.如权利要求4所述的用于共焦测头光轴与主轴回转机构轴线共轴的调校装置，其特征在于，所述高精度调心调平...
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