[发明专利]光学仪器镜面垂直度检测装置及方法

说明书

本发明提供光学仪器镜面垂直度检测装置及方法，包括：自准直平行光管、旋转驱动装置、轴线与自准直平行光管轴线重合的夹持装置；夹持装置固定待检测仪器，使待检测仪器镜面朝上且轴线与自准直平行光管轴线重合；自准直平行光管包括物镜和读数目镜，读数目镜观察物镜经待检测仪器镜面反射而成的像；旋转驱动装置与待检测仪器末端连接固定，并带动待检测仪器旋转。本发明采用非接触式测量，防止因接触式测量损坏光学镜面表面；本发明还通过采用常用器材进行检测，降低因使用三坐标测量仪产生的高昂的检测费用。本发明采用全镜面检测，相比三坐标测量仪的多点采样数据拟合检测，本发明提供的检测方法更接近实际工作状态，检测准确度更高。

技术领域

本发明涉及光学仪器检测领域，特别涉及光学仪器镜面垂直度检测装置及方法。

背景技术

端面镜面垂直于基准轴的光学仪器在光学检测仪器与设备上有比较广泛的应用，如应用于有垂直度要求镜面的装调与检测、常见光学加工检测，还可以配合工装进行其他角度的精度检测。因此在光电仪器装调、光学仪器校准与检验，光学冷加工、光学元器件检验，以及其他领域有广泛的应用。所以端面镜面垂直于基准轴的光学仪器本身的精度的高低就决定了其应用领域的检测结果的精度，因此一种能够快速、高精度的检测、标定这种端面镜面垂直于基准轴的光学仪器的方法就十分重要。

端面镜面垂直于基准轴的光学仪器镜面垂直度的检测方法，通常用三坐标测量仪、夹具工装等工具完成，首先用夹具工装固定好待检测仪器，然后用三坐标测量仪来进行检测，检测结果显示在三坐标测量仪上。通过拟合计算，得到其几何模型，测量出相应的尺寸及其他几何形位关系。测量轴与平面的垂直关系，则需要在轴和平面上合理设置测量点，以便获得满意测量结果。其测量结果与测量点的选取，测量工装、待测物的放置姿态，测量环境的稳定性等因素都有较强的关联。原理上选择测量点会直接影响测量精度。

轴面垂直度的测量过程中待检测仪器的轴线既是几何轴线又是旋转轴线。三坐标测量仪测量垂直于轴线的端面时，由于测量的是尺寸差，所以直接受到夹具工装夹持精度的影响。

三坐标测量仪采用以采样点空间坐标测量为基础的位置测量方式，通过对多个采样点进行数据采集，测量精度与采样数量、采样分布等采样数据强相关，对于角度测量有其局限性，测量不同尺寸待测物相关角度几何关系时，会因尺寸不同导致角度测量精度不同。

三坐标测量仪进行接触式测量时，与光学镜面会产生物理接触，增加光学镜面表面损伤的风险，进行非接触式测量时，测量精度可能无法达到要求且检测费用高。

发明内容

本发明为解决以上现有三坐标测量仪测量光学仪器镜面垂直度时存在的问题，提供以下光学仪器镜面垂直度检测装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

光学仪器镜面垂直度检测装置，包括：自准直平行光管、旋转驱动装置、轴线与自准直平行光管轴线重合的夹持装置；夹持装置固定待检测仪器，使待检测仪器镜面朝上且轴线与自准直平行光管轴线重合；自准直平行光管包括物镜和读数目镜，读数目镜观察物镜经待检测仪器镜面反射而成的像；旋转驱动装置与待检测仪器末端连接固定，并带动待检测仪器旋转。

优选地，夹持装置为与待检测仪器配合的开孔定位工装或可调节V形工装。

优选地，自准直平行光管连接成像传感器；成像传感器自动采集读数目镜观察到的物镜成像。

优选地，自准直平行光管、旋转驱动装置、夹持装置都通过支架固定于平台上。

优选地，固定自准直平行光管的支架上设置调节单元，用于调整自准直平行光管与待检测仪器镜面的距离。

光学仪器镜面垂直度检测方法，包括以下步骤：

S1、通过夹持装置固定待检测仪器，使待检测仪器镜面朝上且轴线与自准直平行光管轴线重合；