【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学器件加工，特别是一种luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置、测量方法。
技术介绍
1、随着光电技术的发展，对光学透镜的面形要求越来越高。为实现星载光电系统超远作用距离，其光学系统要求大口径、高精度。目前，卫星红外载荷所用透镜材料覆盖了锗、硅、硫化锌、硒化锌和硫系玻璃等各类主要红外光学材料，其前端光学透镜口径已超过φ200mm，面形要求高达pv≤0.2μm，rms≤0.03μm，甚至更高。
2、而常规红外光学透镜的面形要求仅为pv(0.4～0.6)μm，rms(0.06～0.1)μm。高精度的要求对红外光学透镜的加工及面形测量提出新挑战。高精度的测量能有效保证加工精度达到要求，测量结果误差大，会严重影响对加工精度的准确反馈。
3、现有常规接触式轮廓仪，典型如泰勒-霍普森公司出品的pgi 1240轮廓仪已无法满足面形测量要求，必须使用非接触式luphoscan轮廓仪进行测量；而luphoscan轮廓仪是一款基于多波长干涉传感技术的高速非接触式3d非球面光学面形测量系统，该轮廓仪通过激光测距的方法来测量，测量原理参考图1，传感器测头的位置由r、z和t轴控制，测头在被测透镜表面按照预设路径进行扫描，同时被测透镜在c轴上绕其自身c轴旋转，测头对整个面形进行螺旋式扫描。扫描过程中测头始终垂直于被测表面，保证测头与被测点间的距离保持恒定。利用多波长干涉传感技术以灵活地测量绝对距离，因为不受光束间断的影响，即使被测光学透镜表面存在缺口也可以实现面形检测。采用luphoscan轮廓仪进行面形测量时，
4、众所周知，除硅单晶外，红外光学材料密度较大，如锗的密度为5.33g/cm3，硒化锌的密度为5.42g/cm3，口径φ200mm左右的锗或硒化锌透镜重量可达数千克，在透镜自重作用下，支撑结构挤压透镜导致其形状发生微量变形；而当检测精度为rms≤0.03μm要求，纳米级的测量误差就可影响透镜合格与否的判断结果准确性。
5、对强度较差的材料(如硒化锌的硬度和抗弯强度只有硫化锌的一半左右，硫系玻璃的强度则更低)，支撑方式对透镜变形量的影响更大，可以说不同的支撑方式直接影响面形测量结果准确性，且对大口径、高精度透镜，这种影响更显著。
6、参见图1，测量过程中透镜随主轴水平旋转，在凹面向下时，可以将透镜直接放置在轮廓仪转台上进行面形测量，当凸面向下时，必须设计相应的支撑装置支撑透镜才能进行准确测量。
7、现有测量方法所用支撑方式对测量结果的影响：第一、透镜置于测量支撑装置后，透镜光轴与支撑装置支撑圆环轴线不同心，造成透镜偏心，受力不均；第二，透镜在自身重力作用下，支撑圆环的位置和宽度影响透镜的变形部位和变形程度，使透镜曲率半径测量值增大或减小，引入曲率半径测量误差；第三，支撑圆环支撑面的面形误差较大，导致透镜和支撑面的接触集中在某几个局部区域，使透镜受力分布不均造成局部变形，面形测量结果不可靠或重复性差；第四，透镜在测量过程中因旋转导致透镜和支撑装置产生轻微相对位移或振动，引入测量误差。上述因素导致使用luphoscan轮廓仪对高精度红外透镜进行面形测量时，测量结果一致性差、误差大、重复性差。
8、实际测量时发现，当待测透镜凸面向下时，现有支撑装置为圆筒，而仅将透镜放置在圆筒上，不但测量时调心调平效率低，操作不慎会损伤透镜表面，而且测量结果一致性差，且由于透镜变形量引入测量结果，多数情况下测量结果大于透镜实际面形测量结果。
9、公开于
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本申请针对上述技术问题提供了一种luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置、测量方法，该装置可用于luphoscan轮廓仪测量过程中，有效提高透镜测量过程中的支撑部件与透镜的同轴度，减少安装调整支撑件时间，降低支撑件对透镜曲率半径的影响；避免检测时透镜局部应力集中，有效降低luphoscan轮廓仪测量结果误差，提高测量结果一致性和重复性。
2、本申请的另一方面还提供了一种luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置包括：定位卡圈、吸附垫、水平调节螺钉、测量基座；测量基座通过水平调节螺钉与luphoscan轮廓仪调心平台拆卸连接；测量基座中心处设置支撑圆环；支撑圆环顶面设置弧形支撑面与待测透镜贴合支撑，吸附垫粘贴于弧形支撑面上；待测量透镜吸附于吸附垫上，并由定位卡圈定位；定位卡圈罩于支撑圆环上；待测量透镜的外圈卡接于定位卡圈侧壁上；
3、支撑圆环的圆环口径、宽度按以下方法得到：
4、根据待测透镜的材料和形状，通过仿真软件计算得到：透镜水平放置在支撑圆环上时，在透镜自重作用下，圆环支撑力对透镜造成的变形量，采用单因素实验法对圆环口径和宽度分别进行仿真分析，得到变形量最小结果对应的最优圆环口径和宽度。
5、优选地，定位卡圈包括：环体和多个开设于环体上的开槽；待测透镜周缘卡接于开槽内。
6、优选地，定位卡圈的内壁与待测透镜侧壁的间隙在0.03mm～0.1mm范围内。
7、优选地，测量基座包括：盘体、凸台；凸台设置于盘体中心区域；支撑圆环设置于凸台中心区域；盘体周缘开设多个安装孔；水平调节螺钉穿设于安装孔内。
8、优选地，支撑圆环侧面开设至少一个导气通孔。
9、优选地，定位卡圈1中心轴线、支撑圆环42中心轴线、凸台41中心轴线重合。
10、优选地，在保证待测透镜表面和测量基座表面有3mm～5mm间隙的条件下，支撑圆环的高度尽量小。
11、优选地，弧形支撑面的曲率半径与待测透镜的支撑面曲率半径相等。
12、优选地，与待测透镜接触的弧形支撑面表面采用高精度单点金刚石车床切削加工，面形误差控制在pv≤1μm；优选地，吸附垫厚度在0.5mm～1mm间；
13、优选地，吸附垫的宽度小于支撑圆环宽度，且吸附垫周缘上设置至少一个缺口；
14、优选地，定位卡圈内表面粗糙度优于ra3.2。
15、本申请的另一方面还提供了一种高精度透镜测量方法，包括以下步骤：
16、步骤s1：加工并清洗、干燥如权利要求1～9中任一项所述结构的支撑装置各部件；
17、步骤s2：根据支撑圆环的形状，裁剪吸附垫，将吸附垫粘贴到支撑圆环的弧形支撑面上，用手指或其他弹性物体缓慢均匀反复按压吸附垫，至吸附垫粘贴可靠，无局部隆起；
18、步骤s3：将定位卡圈、水平调节螺钉安装于测量基座上，清洁待测透镜，操作人员佩戴乳胶手套将待测透镜的待测表面向上，双手可靠夹持待测透镜，对准定位卡圈，垂直向下缓慢将待测透镜放入定位卡圈，待测透镜底部置于支撑圆环的弧形支撑面上，通过支撑圆环上的开槽轻压待测透镜，直至待测透本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，支撑装置包括：定位卡圈、吸附垫、水平调节螺钉、测量基座；测量基座通过水平调节螺钉与Luphoscan轮廓仪调心平台拆卸连接；测量基座中心处设置支撑圆环；支撑圆环顶面设置弧形支撑面与待测透镜贴合支撑，吸附垫粘贴于弧形支撑面上；待测量透镜吸附于吸附垫上，并由定位卡圈定位；定位卡圈罩于支撑圆环上；待测量透镜的外圈卡接于定位卡圈侧壁上；
2.根据权利要求1所述的Luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，定位卡圈包括：环体和多个开设于环体上的开槽；待测透镜周缘卡接于开槽内。
3.根据权利要求1所述的Luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，定位卡圈的内壁与待测透镜侧壁的间隙在0.03mm～0.1mm范围内。
4.根据权利要求1所述的Luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，测量基座包括：盘体、凸台；凸台设置于盘体中心区域；支撑圆环设置于凸台中心区域；盘体周缘开设多个安装孔；水平调节螺钉穿设于安装孔内。
5.根据权利
6.根据权利要求1所述的Luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，定位卡圈1中心轴线、支撑圆环42中心轴线、凸台41中心轴线重合。
7.根据权利要求1所述的Luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，在保证待测透镜表面和测量基座表面有3mm～5mm间隙的条件下，支撑圆环的高度尽量小。
8.根据权利要求1所述的Luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，弧形支撑面的曲率半径与待测透镜的支撑面曲率半径相等。
9.根据权利要求1所述的Luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，与待测透镜接触的弧形支撑面表面采用高精度单点金刚石车床切削加工，面形误差控制在PV≤1μm；
10.一种高精度透镜测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，支撑装置包括：定位卡圈、吸附垫、水平调节螺钉、测量基座；测量基座通过水平调节螺钉与luphoscan轮廓仪调心平台拆卸连接；测量基座中心处设置支撑圆环；支撑圆环顶面设置弧形支撑面与待测透镜贴合支撑，吸附垫粘贴于弧形支撑面上；待测量透镜吸附于吸附垫上，并由定位卡圈定位；定位卡圈罩于支撑圆环上；待测量透镜的外圈卡接于定位卡圈侧壁上；
2.根据权利要求1所述的luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，定位卡圈包括：环体和多个开设于环体上的开槽；待测透镜周缘卡接于开槽内。
3.根据权利要求1所述的luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，定位卡圈的内壁与待测透镜侧壁的间隙在0.03mm～0.1mm范围内。
4.根据权利要求1所述的luphoscan轮廓仪用高精度透镜测量支撑装置，其特征在于，测量基座包括：盘体、凸台；凸台设置于盘体中心区域；支撑圆环设置于凸台中心区域；盘体周缘开设多个...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢启明，康杰，马峰亮，刘尧，李陈涛，张敬东，李秉胜，游津京，王宇彤，周涛，吕敏，
申请(专利权)人：云南北方光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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