[发明专利]非球面模具的在位测量系统及其测量方法和测量检验方法

摘要

本发明公开了一种非球面模具的在位测量系统，包括接触探针、气浮轴承、光学干涉系统、图像采集处理系统和软件处理系统，所述光学干涉系统包括一个光源、一个激光扩束系统、一个猫眼反射镜、两个反射镜、一个偏振分光镜、一个1/2λ波片、三个1/4λ玻片、一个分束光栅或全息分束单元、一个空间滤波器和一组偏振片组；所述图像采集处理系统包括CCD相机、图像采集卡和计算机，软件处理系统包括相位计算模块、面形坐标转换模块、曲面拟合模块和误差分析模块。本发明的有益效果位移测量的精度可达纳米量级，并且能实现实时的在位测量，测量过程可避开振动噪声的干扰，且测量准确性和稳定性高。

主权项

一种非球面模具的在位测量系统，其特征在于：其包括接触探针、气浮轴承、光学干涉系统、图像采集处理系统和软件处理系统，所述光学干涉系统包括：一个光源、一个激光扩束系统、一个猫眼反射镜、两个反射镜、一个偏振分光镜、一个1/2λ波片、三个1/4λ玻片、一个分束光栅或全息分束单元、一个空间滤波器和一组偏振片组；所述图像采集处理系统包括：CCD相机、图像采集卡和计算机，软件处理系统包括：相位计算模块、面形坐标转换模块、曲面拟合模块和误差分析模块；所述光源发射的激光通过 1/2λ波片，形成圆偏振光，通过激光扩束系统放大，并被第一个反射镜反射到偏振分光镜中，偏振分光镜将一部分偏振光束反射，通过第一个1/4λ玻片改变偏振态，入射到猫眼反射镜中，形成物光，猫眼反射镜中的非球面透镜将物光光束始终聚焦在其反射镜面上，猫眼反射镜与接触探针粘连在一起，随接触探针在模具表面滑动，所述接触探针由气浮轴承驱动与控制，使得模具表面形貌的变化信息编码在物光中；偏振分光镜将另外一部分光束透射，通过第二个1/4λ波片，入射到第二个反射镜，并被第二个反射镜反射，形成参考光束；离开偏振分光镜后，参考光与物光相遇，通过空间滤波器滤除杂散光，并被分束光栅或全息分束单元分成四束等光强的物‑参混合光束，再次通过第三个1/4λ波片和偏振片组，形成四幅不同相移量的空间干涉条纹，并成像在 CCD相机 中，图像采集卡将CCD 相机中的图像模拟信号导入计算机，在计算机中进行干涉图像处理，提取模具表面的变化信息，实现非球面模具的形面测量。