[发明专利]基于摆臂式轮廓检测的面形离焦量变化值的测量方法

说明书

基于摆臂式轮廓检测的面形离焦量变化值的测量方法属于光学元件面形检测技术领域，目的在于解决现有技术存在的面形离焦量测量结果不准确以及测量过程繁琐的问题。本发明包括以下步骤：采用摆臂式轮廓检测方法对待测面进行检测，获得加工前多条采样轮廓线坐标值；采用最小二乘方法进行倾斜拟合，得到待测面加工前摆臂式轮廓检测装置中采样轮廓线的倾斜值；对待测面进行加工，加工完成后清洗待测工件表面；对加工后多条采样轮廓线坐标值采用最小二乘方法进行倾斜拟合，得到待测面加工后摆臂式轮廓检测装置中采样轮廓线的倾斜值；加工前后的倾斜值作差，从倾斜差值中提取获得待测面面形加工前后的离焦量变化值。

技术领域

本发明属于光学元件面形检测技术领域，具体涉及一种基于摆臂式轮廓检测的面形离焦量变化值的测量方法。

背景技术

摆臂式轮廓检测技术由于其测量动态范围大的优点，近年来被用于大口径光学元件面形加工过程的面形检测。例如在申请号为201510589812.9的发明专利就公开了一种摆臂轮廓仪，旨在实现对于超大口径的面形高精度检测。

从以上现有技术可以看出，摆臂式轮廓检测是基于球面的采样基底实现对目标面形的测量；但是受这种检测原理和结构的限制，摆臂式轮廓检测结果中面形离焦量信息与系统姿态误差耦合，难以准确测量待测面形的离焦值。为获得待测面形的离焦值，往往需要借助额外的手段辅助测量，测量过程繁琐。

如公开发表在《光学学报》上的《2m量级SiC非球面反射镜的摆臂轮廓检测》一文中，采用激光跟踪仪对面形离焦量进行测量，结合摆臂式轮廓检测的方式，指导2m口径反射镜完成研磨阶段的面形加工。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于摆臂式轮廓检测的面形离焦量变化值的测量方法，解决现有技术存在的面形离焦量测量结果不准确以及测量过程繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明的基于摆臂式轮廓检测的面形离焦量变化值的测量方法包括以下步骤：

步骤一：将摆臂式轮廓检测装置装调至测头扫描轨迹位于待测镜最接近球面上，记录下当前机床上的位置读数；

步骤二：采用摆臂式轮廓检测方法对待测面进行检测，获得加工前多条采样轮廓线坐标值；

步骤三：对步骤二获得的加工前多条采样轮廓线坐标值采用最小二乘方法进行倾斜拟合，得到待测面加工前摆臂式轮廓检测装置中采样轮廓线的倾斜值；

步骤四：移走摆臂式轮廓检测装置，对待测面进行加工，加工完成后清洗待测工件表面；

步骤五：根据步骤一中获得的位置读数将摆臂式轮廓检测装置移回，并重复步骤二对加工后的待测面进行面形检测，获得加工后多条采样轮廓线坐标值；

步骤六：对步骤五中获得的加工后多条采样轮廓线坐标值采用最小二乘方法进行倾斜拟合，得到待测面加工后摆臂式轮廓检测装置中采样轮廓线的倾斜值；

步骤七；将步骤六与步骤三的倾斜值作差，从倾斜差值中提取获得待测面面形加工前后的离焦量变化值。

本发明的有益效果为：本发明的基于摆臂式轮廓检测的面形离焦量变化值的测量方法从所有采样轮廓线中提取姿态信息，采用差分最小二乘拟合的方法，分离出检测数据中的离焦量变化信息；利用本发明的方案在面形测量的同时完成离焦量信息的高精度提取。这样，在不需要其他辅助手段进行二次测量的情况下，在待测面面形加工过程中，可以实现对加工前后的面形离焦量变化信息进行检测，有效指导工件面形加工收敛。

附图说明

图1为本发明的基于摆臂式轮廓检测的面形离焦量变化值的测量方法流程图；

图2为通过本发明对第一实施例所述的采样轮廓线的示意图；

图3为通过本发明对第一实施例所述的倾斜姿态分离的坐标；