CN101639350B - 一种康芒法大口径平面镜检验集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种康芒法大口径平面镜检验集成装置，包括：本体上固联球面镜支架，同时载物台安放有平面镜支撑转台-支架系统，同时可以360°自由回转的高精度转台。整个结构从侧面看呈“L”形；平面镜支撑转台，其转轴与载物台转轴共轴；载物台及其载荷通过滚珠导轨卸载安放到基座上；载物台由蜗轮的主轴带动；蜗轮蜗杆系统由电机提供动力；编码器提供位置反馈信号，与电机构成闭环系统，控制载物台的位置。本发明的优点在于：省去了平时用瑞奇-康芒法检测平面镜面型时多次调整球面镜与平面镜角度、距离和同轴性的工作；整个系统结构简单，使用方便，精度好。

Description

一种康芒法大口径平面镜检验集成装置

技术领域

本发明涉及光学测量技术，具体是指一种康芒法大口径平面镜检验集成装置，它用来动态检测口径超过500mm的大平面反射镜。

背景技术

现有科研院所在研的仪器中有部分扫描平面镜口径超过500mm，它们都需要在装调过程中检测面型。由于一般科研院所拥有的干涉仪口径都较小，不适宜大平面镜面型的检测。为此提出了绕扫描镜转动的康芒球加小口径干涉仪进行大口径平面反射镜定量检测的方法。

由于以前没有专门的集成装置，在应用康芒法检测平面镜面型时，只能依靠手动调节被检测平面镜、标准球面镜及干涉仪之间的相对角度和位置。在改变测试角度的时候还必须重新定位，由于一般应用时标准球面镜和平面镜都很大，调整就很不方便，而且精度不高。

为了能够方便的应用康芒法检测面型，就需要一种集成装置，一方面使得被检测平面镜能够围绕垂直于光轴的轴自转，另一方面增加一个大型球面镜(φ≥1000mm)，令其与被检测平面镜围绕同一根轴，相对于被检测平面镜公转。

发明内容

本发明的目的是设计一种可以用作平面镜面型检测的专用集成装置。

本镜面集成装置应用系统如图1所示：

在实验平台3的一端安装干涉仪及其支架部分4，另一端安装本集成检测装置以及安放在该装置上的标准球面镜和被检测平面镜所组成的系统1，其中分系统2是被检测平面镜及其支架。系统光路如其中细实线所示。干涉仪焦点位于反射球面镜的曲率中心处。被检平面镜法线与发散光束成一角度θ。光束经被检平面反射到标准球面，然后经标准球面反射再次经过平面镜，最后返回到干涉仪焦点处，与干涉仪中参考面光束形成干涉。

本集成检测装置具体结构如图2、图3所示，包括以下几个部分：

如图1所示：大型球面镜支架1-1，其通过两个对称的轴1-3连接在载物台1-4的支架上；安装球面镜1-2时放到水平状态，工作时处于垂直状态。球面镜1-2通过钢带1-11悬挂在支架1-1上，并有保护块1-10保护镜子安全。该结构从侧面看呈“L”形。

载物台1-4上固定有由被检测平面镜及其支架组成的分系统2，其与本专利中载物台的转轴共轴；同时载物台1-4还安装有配重块1-15，用于将载物台及其载荷的中心平衡到旋转轴上，以减小振动。

载物台1-4及其载荷通过滚珠导轨1-5卸载安放到基座上。载物台1-4由蜗轮1-13的主轴1-12带动，伺服电机1-6驱动蜗轮1-13蜗杆1-14系统带动主轴转动，同时编码器1-9提供位置反馈信号，闭环控制载物台1-4的位置。球面镜1-2、载物台1-4由蜗轮1-15来定位。

调整块1-7用于调节载物台1-4，使平台处于水平状态；脚轮1-8用于短距离移动本集成装置的位置。

图2中虚线框内是由被检测平面镜及其支架组成的分系统2。其中2-1为被检测平面镜转台，2-2为被检测平面镜支架，2-3为被检测平面镜，其镜面垂直于主光轴1-A；中心线1-B为平面镜转轴，该转轴通过平面镜镜面，且与主轴1-12共轴；中心线1-A为整个检测系统主光轴。

使用本集成装置检测平面镜面型的过程如下：

1、调整平面镜、标准球面镜、干涉仪的高度，使得这三者自身的光轴共线，光轴处于平面镜中心位置，且垂直于平面镜镜面。

2、开动电机，则伺服电机1-6驱动蜗轮1-13蜗杆1-14系统带动载物台1-4转动。由于采用的是蜗轮蜗杆系统，故载物台可以在360°范围内转动；而且蜗轮1-13蜗杆1-14的导程角γ取3°～6°之间，蜗轮1-13和蜗杆1-14有自锁效应，则不会因为载物台1-4上面的振动导致蜗轮的位置变化，从而保证了载物台1-4的位置精度。载物台1-4转动后，标准球面镜1-2的光轴与干涉仪形成一个夹角2θ。

3、反向转动平面镜转台2-1，使得被检测平面镜2-3的光轴与干涉仪光轴成一夹角θ。

4、开启干涉仪，得到平面镜表面的PV值和RMS值。

本大口径镜面检测转台的优点：

1、可以用小口径干涉仪检测大口径平面镜的面型；

2、结构简单、装调方便，省去了平时用瑞奇-康芒法检测平面镜面型时多次调整球面镜与平面镜角度、距离和同轴性的工作，一次调整结束可以在任意多个角度测量，比用分离的通用器件精度高；

3、使用可自锁的蜗轮蜗杆系统驱动，加工简单、成本较低；

4、电机+编码器进行闭环控制，使用方便，进一步提高了精度。

附图说明

图1为应用本集成装置检测平面镜的系统的俯视图。

图2为本集成装置的正视图。

图3为本集成装置A-A向的剖视图。

以下附图中，其标号的意义如下：

1：本集成检测装置以及安放在该装置上的标准球面镜和被检测平面镜所组成的系统；

2：由被检测平面镜及其支架组成的分系统；

3：实验平台；

4：干涉仪及其支架部分；

具体实施方式

实施例：

将上述图纸结构投入使用，应用于动态检测装调过程中平面镜面型(大于500mm)。本集成装置的尺寸特征是：总高a＝1691mm(含脚轮，可小范围调节)，水平方向尺寸b＝1685mm，被检测平面镜与标准球面镜之间的距离c通过实测得到。蜗杆14的头数Z1＝1、模数m＝2mm中径φ1＝35.5、导程角γ＝3°13′28″，蜗轮13的模数m＝2mm、齿数Z＝342、中径φ2＝648mm。实际应用中本转台的旋转范围为360°。相对于需要与其他器件配合使用的通用球面镜支架及大型载物转台，本集成装置将两者结合起来，可检测的平面镜面积大、回转角度大、使用方便、精度高，这是方便、高效、高精度、低成本的康芒法检测专用工具。

Claims (1)

1.一种康芒法大口径平面镜检验集成装置，它包括：一个可以在360°范围内转动的载物台，其特征在于：

1)大型球面镜支架(1-1)，通过两个对称的轴(1-3)连接在载物台(1-4)的支架上，安装球面镜(1-2)时放到水平状态，工作时处于垂直状态，球面镜(1-2)通过钢带(1-11)悬挂在大型球面镜支架(1-1)上；

2)被检测平面镜及其支架组成的分系统(2)，被固定在载物台(1-4)上，与载物台(1-4)转轴共轴，其中平面镜转轴通过平面镜镜面，且与主轴(1-12)共轴；

3)载物台(1-4)转动后，球面镜(1-2)的光轴与干涉仪形成一个夹角2θ，反向转动平面镜转台(2-1)，使得被检测平面镜(2-3)的光轴与干涉仪光轴成一夹角θ；

4)配重块(1-15)，安装在载物台(1-4)上，将载物台及其载荷的中心平衡到转轴上，以减小振动；

5)载物台(1-4)及其载荷通过滚珠导轨(1-5)卸载安放到基座上；

6)载物台(1-4)由蜗轮(1-13)的主轴(1-12)带动；

7)伺服电机(1-6)，驱动蜗轮(1-13)蜗杆(1-14)系统带动主轴转动；

8)编码器(1-9)，提供位置反馈信号，闭环控制载物台(1-4)的位置。

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