[发明专利]一种大口径反射镜面形轮廓在位检测方法及装置

说明书

本发明提出一种大口径反射镜面形轮廓在位检测方法及装置，该检测系统主要由机械手、激光跟踪仪主机、待测反射镜及其支撑工装，反射镜基准定位装置、靶球、机械手的接口装置组成。机械手的接口装置包括磁力座、柔性力传感器、机械手接口。待测反射镜置于反射镜支撑工装上，靶球能够与待测反射镜接触，并通过磁性吸在磁力座上。机械手能够按照预先规划的路径使靶球在待测反射镜加工面上打点扫描，实现待测反射镜的面形轮廓扫描，直至扫描路径覆盖整个待测反射镜的加工面，通过数据处理，获得待测反射镜加工面的面形轮廓分布。本发明保持被测反射镜检测状态与加工状态一致，特别适合于大口径反射镜铣磨及研磨阶段的面形轮廓在线检测。

技术领域

本发明涉及一种光学加工检测领域的测量方法和装置，特别是涉及大口径反射镜在铣磨及研磨阶段的面形轮廓检测方法及装置。

背景技术

随着科学技术的发展，大口径非球面反射镜在天文、空间光学和军事领域得带越来越广泛的应用，对光学加工的效率和质量要求越来越高，提出了新的挑战。

针对大口径反射镜铣磨及研磨阶段的面形测量，国内普遍采用刀口仪和三坐标测量机进行测量，其中，刀口仪测量非球面首先要将研磨阶段的反射镜进行表面抛光，然后再利用相应测试光路进行测量，这种方式费时费力，且无法进行量化，只能依靠工艺人员经验判断；采用三坐标测量机进行非球面面形轮廓检测，可以获取较高的面形测量精度，但需要在加工工位与检测工位之间进行频繁的吊运安装，效率低、风险大。因此，亟需采用高精度的在位面形轮廓检测系统，解决大口径反射镜毛坯制作、铣磨及研磨加工阶段的轮廓测量中的高精度、高效率、高风险问题。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种大口径反射镜面形轮廓在位检测方法及装置，提高测量效率，针对大镜光轴竖直加工及检测状态，提出一种基于智能机械手和激光跟踪仪的面形轮廓在位测试系统。

本发明解决的技术方案为：一种大口径反射镜面形轮廓在位检测装置，包括：机械手(1)、激光跟踪仪主机(2)、待测反射镜(3)、反射镜支撑工装(4)、反射镜基准定位装置(5)、靶球(6)、机械手的接口装置(7)；

机械手的接口装置(7)，包括：磁力座(71)、柔性力传感器(72)、机械手接口(73)；

磁力座(71)与机械手接口(73)实现刚性连接；柔性力传感器(72)安装在机械手接口(73)上；机械手(1)和机械手接口(73)刚性连接；机械手(1)位于反射镜支撑工装(4)旁；

待测反射镜(3)置于反射镜支撑工装(4)上，待测反射镜(3)的加工面朝上；

靶球(6)能够与待测反射镜(3)接触，靶球(6)通过磁性能够吸在磁力座(71)上；

激光跟踪仪主机(2)的激光发射方向对准靶球(6)开口处；

反射镜基准定位装置(5)安装在待测反射镜(3)的基准面上，反射镜基准定位装置(5)能够定义待测反射镜(3)的空间坐标系；

待测反射镜(3)面形轮廓在位检测时，机械手(1)能够通过机械手的接口装置(7)控制靶球(6)与待测反射镜(3)的加工面轻微接触多次，机械手(1)能够控制靶球(6)与待测反射镜(3)的加工面的接触压力，避免靶球(6)划伤待测反射镜(3)的加工面，柔性力传感器(72)能够监控靶球(6)与待测反射镜(3)的接触压力；

机械手(1)能够按照预先规划的路径使靶球(6)在待测反射镜(3)加工面上打点扫描，实现待测反射镜(3)的面形轮廓扫描，直至扫描路径覆盖整个待测反射镜的加工面；

激光跟踪仪主机(2)实时测量靶球(6)中心的空间坐标集，并能够根据测量得到的靶球(6)中心的空间坐标集，确定待测反射镜(3)加工面的轮廓。