大口径非球面在线轮廓检测装置及其检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106840024A(43)申请公布日2017.06.13(21)申请号201610590672.1(22)申请日2016.07.25(71)申请人中国科学院长春光学精密机械与物理研究所地址130033吉林省长春市东南湖大路3888号(72)发明人张学军陈新东薛栋林王孝坤程强(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人高燕燕仇蕾安(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称大口径非球面在线轮廓检测装置及其检测方法(57)摘要本发明公开了大口径非球面在线轮廓检测装置及其检测方法，能够实现大口径非球面反射镜的高精度轮廓检测。装置包括如下组件：CCD组件中包括多个CCD，多个CCD均匀对称固定安装在被检测反射镜的边缘；激光出射机构出射多束激光光束分别一一对应投射至每个CCD中；CCD组件中的多个CCD将采集的数据传输给中心控制器。靶标球固定于平移机构上，在平移机构带动下，沿被测反射镜表面平移。激光跟踪仪对于靶标球所在位置进行数据采集，并将采集到的数据发送至中心控制器。中心控制器接收利用CCD采集的数据对激光跟踪仪采集的数据进行校正并计算面形误差。激光跟踪仪与镜体的距离取决于被检测反射镜的顶点曲率半径，曲率半径越大距离越大。CN106840024ACN106840024A权利要求书1/2页1.大口径非球面在线轮廓检测装置，其特征在于，包括激光跟踪仪(1)、激光出射机构、CCD组件(5)、中心控制器(6)、平移机构以及靶标球；所述CCD组件中包括多个CCD，多个CCD均匀对称固定安装在被检测反射镜的边缘；所述激光出射机构出射多束激光光束分别一一对应投射至每个CCD中；所述CCD组件中的多个CCD将采集的数据传输给中心控制器(6)；所述靶标球固定于所述平移机构上，在所述平移机构带动下，沿所述被测反射镜表面平移；所述激光跟踪仪(1)对于所述靶标球所在位置进行数据采集，并将采集到的数据发送至所述中心控制器(6)；所述中心控制器(6)接收利用CCD采集的数据对激光跟踪仪(1)采集的数据进行校正并计算面形误差；激光跟踪仪与镜体的距离取决于被检测反射镜的顶点曲率半径，曲率半径越大距离越大。2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述激光出射机构包括激光器(2)、分束镜和折转反射镜组(3)；所述激光器(2)出射激光经所述分束镜(3)分为与所述CCD组件中CCD个数一致的激光束，每个激光束经所述折转反射镜折射后一一对应投射至每个CCD中。3.如权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述平移机构包括两条平行导轨(7)、支撑件(8)以及连接件(9)；所述支撑件(8)通过连接件(9)连接在两条平行导轨(7)中间；所述连接件(9)与导轨(7)之间滑动连接。4.如权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，还包括支撑结构(4)，用于支撑激光跟踪仪(1)和激光出射机构。5.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述CCD组件中CCD的数量为4个。6.一种基于权利要求1所属的大口径非球面在线轮廓检测装置的检测方法，其特征在于，检测过程具体包括如下步骤：步骤一：在被测反射镜(10)上选取镜体基准，采用激光跟踪仪(1)测量被测反射镜(10)的镜体基准，根据镜体基准建立被测反射镜(10)的测量坐标系；步骤二：在所述测量坐标系上构建覆盖整个被测反射镜(10)的采样点集；步骤三：利用平移机构移动靶标球，当靶标球达到一个采样点的坐标后停止，触发激光跟踪仪(1)对靶标球进行测量获得测量数据，同时触发CCD进行数据采集获得CCD数据；步骤四：重复步骤三，直至采样点集中所有采样点完成数据采集；步骤五：根据CCD数据采用质心算法计算各采样点质心；步骤六：根据步骤五计算的各采样点质心对激光跟踪仪(1)测量获得的各采样点的测量数据进行校正，并利用校正后的测量数据计算面形误差。7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述镜体基准为反射镜(9)的侧面铣磨圆柱或者小平面。8.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述CCD数据包括CCD上每行每列的像素点的光强灰度值；则所述质心算法中，采样点质点的坐标为(xc，yc)：2CN106840024A权利要求书2/2页其中Ii,j为像素点(i,j)的光强灰度值，M、N分别为CCD总行数和总列数；i、j为行列值，Xi,j、Yi,j为像素点(i,j)的坐标值。3CN106840024A说明书1/4页大口径非球面在线轮廓检测装置及其检测方法技术领域[0001]本发明涉及光学检测技术领域，具体涉及大口径非球面在线轮廓检测装置及其检测方法。背景技术[0002]在非球面反射镜的制造过程中，轮廓检测方法