一种大梯度非球面的轮廓测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102095366A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102095366A(43)申请公布日2011.06.15(21)申请号201010587251.6(22)申请日2010.12.14(71)申请人苏州大学地址215123江苏省苏州市苏州工业园区仁爱路199号(72)发明人仇谷烽余景池(74)专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司32103代理人陶海锋(51)Int.Cl.G01B7/28(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种大梯度非球面的轮廓测量方法(57)摘要本发明公开了一种大梯度非球面的轮廓测量方法，其特征在于：设置一旋转平台，测头的起伏运动方向与旋转平台的旋转中心轴垂直设置，测量方法包括下列步骤：(1)测量测头零点位置与旋转中心轴的距离；(2)求出非球面的最接近球面半径；(3)将待测非球面工件垂直放置于旋转平台上，使非球面工件的最接近球面的球心位于旋转平台的旋转中心轴上；(4)使测头与非球面接触，匀速转动旋转平台，测量获得待测非球面工件表面与最接近球面的偏离量分布，经计算获得非球面轮廓矢高。本发明通过测量非球面与其最接近球面的偏离量，来测量非球面，大大减小了测头的行程，大幅提高了测量精度。CN1029536ACCNN110209536602095374A权利要求书1/1页1.一种大梯度非球面的轮廓测量方法，采用与被测表面接触的测头、测头导向系统及电控处理系统实现，其特征在于：设置一旋转平台，将待测非球面工件放置于旋转平台上，非球面的主轴与旋转平台的旋转中心相互垂直，使非球面工件的最接近球面的球心位于旋转平台的旋转中心轴上，所述测头的起伏运动方向与旋转平台的旋转中心轴垂直设置，测量方法包括下列步骤：(1)测量测头零点位置与旋转平台的旋转中心轴的距离d；(2)根据要测量的非球面工件，求出非球面的最接近球面半径R；(3)将待测非球面工件垂直放置于旋转平台上，使非球面工件的最接近球面的球心位于旋转平台的旋转中心轴上；(4)使测头与非球面接触，匀速转动旋转平台，测量获得待测非球面工件表面与非球面的最接近球面的偏离量分布，经计算获得非球面轮廓矢高。2.根据权利要求1所述的大梯度非球面的轮廓测量方法，其特征在于：所述步骤(1)中，测量测头零点位置与旋转平台的旋转中心轴的距离的方法是，把一已知半径的标准球面或标准圆柱面放置在旋转平台上，通过打表的方式确保球面中心位于旋转平台的旋转中心轴上，然后移动测头，使测头与标准球面相接触，读出测头读数，根据测头读数及标准球面的半径计算出探测头零点位置与旋转平台的旋转中心轴的距离d。3.根据权利要求1所述的大梯度非球面的轮廓测量方法，其特征在于：所述步骤(3)中，放置待测非球面工件时，首先使非球面的最接近球面的球心尽可能地在旋转中心轴上，再进行精确调整，所述精确调整步骤为，①在工件测量范围内，均匀采样5个点，分别进行测量；②对采样到的5个点的测量数据利用非线性最小二乘法，分析出工件放置的位置误差；③根据分析出的位置误差，通过测量系统的十字星调整平台，自动调整镜子位置；④重复上述过程，直到位置误差符合精度要求。2CCNN110209536602095374A说明书1/5页一种大梯度非球面的轮廓测量方法技术领域[0001]本发明涉及一种接触式测量方法，具体涉及一种对大梯度凹/凸非球面进行测量的方法。背景技术[0002]接触式轮廓仪是通过仪器的测头与被测表面的滑移进行测量的，属于接触测量。既可以测量零件的表面粗糙度，又能直接按某种评定标准读数或是描绘出表面轮廓曲线的形状。轮廓仪按传感器的工作原理分为电感式、感应式以及压电式多种。常见结构为，传感器的测头由金刚石制成，针尖圆弧半径为2微米，在测头的后端镶有导块，形成相对于工件表面宏观起伏的测量的基准，使测头的位移仅相对于传感器壳体上下运动，所以导块能起到消除宏观几何形状误差和减小纹波度对表面粗糙度测量结果的影响。传感器以铰链形式和驱动箱连接，能自由下落，从而保证导块始终与被测表面接触。当采用的是电感式传感器时，当传感器以匀速水平移动时，被测表面的峰谷使探针产生上下位移，使敏感元件的电感发生变化，从而引起交流载波波形发生变化，此变化经由电器箱中放大、滤波、检波、积分运算等部分处理以后，可以直接由仪器电器箱的读数表上指示出来，也可以传递到计算机上进行处理。[0003]利用现有的接触式轮廓仪检测大梯度非球面，面临很大的困难。由于大梯度非球面的中心矢高与边缘矢高相差很大，而现有的高精度测头的检测范围都很小，因此难以满足要求。另外，由于测量仪的测头是一个小的球面，当测量表面梯度很大时，接触点会严重偏离中心位置，从而影响最终的检测精度。发明内容[0004]本发明目的是提供一种用于