[发明专利]一种非球面在位检测中的位置误差标定方法

说明书

一种非球面在位检测中的位置标定方法，首先采用三点法进行转台中心标定，然后以转台中心为基准，进行非球面中心四点标定，再测量非球面的面型数据，通过对测量数据进行处理，计算出标定的残余误差并对测量结果进行优化，本发明通过对标准球和非球面表面的测量和计算，完成了非球面在位测量中传感器的位置标定和非球面位姿误差的定量分析，从而实现测量坐标系，工件坐标系，转台坐标系之间的统一，减小了测量误差，并且除标准球外不需要使用任何额外的设备，系统简单，易于实现。

技术领域

本发明属于精密测试位置标定技术领域，具体涉及一种非球面在位检测中的位置标定方法。

背景技术

非球面镜片主要应用于光学成像，激光武器，核聚变等场合，由于大口径非球面体积大，质量高，采用离线手段进行测量在工件搬运方面非常困难，并且在进行二次装卡时测量坐标系和工件坐标系之间会产生较大的误差，所以采用在线/在位测量是必不可少的。又因为测量工作对外界环境要求很高，所以一般都在恒温间中通过专用的测量设备完成，因而大口径非球面在位测量的技术一直是一个难点。

传统的非球面测量路径有如下两种：子午线式路径规划和圆周式路径规划，子午线式路径规划是对非球面的母线进行测量，即要求每条测量路径都通过非球面中心；而圆周式路径规划则是以非球面中心为基准，沿着x方向每隔一段距离，转台旋转一周进行测量。可以看出，无论是采用哪种路径进行非球面面型检测，中点位置的寻找都是至关重要的。

相比于离线测量系统，目前的在位系统都较为简单，默认转台中心和工件中心完全重合，而在实际情况中，由于外界振动和转台径向跳动的影响，会使两者具有一定的偏移,并且由于位移传感器的装卡问题，测量坐标系和转台坐标系也无法完全重合。这两种误差在后续的测量过程中，特别是对工件面型要求较高时就会导致较大的误差，从而影响测量精度。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种非球面在位检测中的位置标定方法，其在测量中同时消除转台中心和工件中心的误差，以及位移传感器的装卡误差，从而获得更加的测量精度。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种非球面在位检测中的位置标定方法，包括以下步骤：

1)首先采用三点法进行转台中心标定：

1.1)将标准球置于转台任意位置，利用位移传感器测量标准球表面上n点的坐标，n≥4，根据坐标拟合出标准球球心坐标所在位置；

1.2)在保证标准球和转台相对位置不发生改变的情况下，转动转台m次，m≥2，分别对标准球表面上n点进行测量，拟合出在m个位置时的标准球球心位置；

1.3)通过步骤1.1)和1.2)所拟合出的标准球球心坐标，拟合出转台中心坐标；

2)以转台中心为基准，进行非球面中心四点标定：

2.1)以步骤1.3)中拟合出的转台中心作为非球面中心的初始位置(0,0)，在该点处所测得的工件表面的Z坐标为0，即认为此点为工件中心；

2.2)分别测量(0，d)、(d，0)、(0，-d)、(-d，0)点处工件表面的Z坐标，记做Z_(0,d)，Z_(d,0)，Z_(0,-d)和Z_(-d,0)；

2.3)将点Z_(0,d)带入非球面方程中，

R——非球面顶点曲率半径；

K——非球面系数；