CN102589467B - 一种凸非球面光学元件的面型检测装置 - Google Patents

Abstract

一种凸非球面光学元件的面型检测装置，涉及一种光学元件的检测装置。设有光源、反射镜、接收镜、检测平台、升降台和分析处理系统；反射镜设于光源光束前方，检测平台设于反射镜前方，接收镜设于光学元件前方，分析处理系统设于接收镜前方；检测平台自下而上依次设有垂直运动、摆动和回转机构；垂直运动机构设有底座、第1支承油腔、升降杆、丝杆电机、连接板、微调楔块和限位槽；摆动机构设有第3支承油腔、静压止推轴承、转轴、C轴工作台、摆动平台和伺服电机；回转机构设有马达和A轴工作台。结构简单，无机械效率损失，输出扭矩大，实现高定位精度、高动态响应和低噪声。具有承载能力高、旋转精度高、寿命长、均化误差等特点。

Description

一种凸非球面光学元件的面型检测装置

技术领域

本发明涉及一种光学元件的检测装置，尤其是涉及一种凸非球面光学元件的面型检测装置。

背景技术

非球面光学元件在应用方面有诸多优点，特别是近年来，新材料的出现和新的制造技术的发展使得非球面的加工技术有了突飞猛进的发展。但是非球面元件的制造必须与精确的非球面检测技术相结合才能得到合格的非球面。所以非球面光学元件的检测已经成为现在光学测量技术研究的前沿领域。

目前，检测非球面的方法大多采用的是接触式和非接触式两种测量方法，但是在非接触式测量时通常会遇到一些麻烦。在非接触式测量中，由于不是直接测量非球面本身的几何形状，而是用光感传感器对非球面的反射光进行探测，因此对测头和被测工件的相对位置要求很高。这就要求有一种能实现测头与工件表面相对位置调整的检测平台。

中国专利CN1785560公开一种非球面光学元件的加工技术，主要用于硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工。用计算机数控车床及金刚石圆弧刀具对硒化锌和硫化锌进行切削加工，采用新工艺流程：吸附夹具的设计制造、元件半精加工、元件精加工、检测面型、精修面型等。

中国专利CN1785559公开一种非球面光学元件的加工技术，主要用于锗单晶非球面光学元件的加工。用计算机数控车床及金刚石圆弧刀具对锗单晶进行切削加工，采用工艺流程：A下料；B粗磨；C吸附夹具的设计制造；D元件半精加工；E元件精加工；F检测面型；G精修面型等，以及选择了合理的工艺参数。

中国专利CN1846937公开一种光学元件的加工技术，主要用于光学玻璃和硅单晶非球面光学元件的加工。用计算机数控磨床和数控抛光机床对光学玻璃和硅单晶进行加工，采用新工艺流程，非球面精磨、非球面抛光、非球面修抛、检测面型等。

发明内容

本发明的的目的在于针对现有的检测装置对凸非球面光学元件测量时无法保证工件待测量面与光源垂直，无法对凸非球面光学元件面型进行全面精确测量的问题，提供一种能过通过A，C，Y三轴联动调整工件的位置和姿态，保证能检测到整个凸非球面面型的凸非球面光学元件的面型检测装置。

本发明设有光源、反射镜、接收镜、检测平台、升降台和分析处理系统；所述反射镜设于光源的出射光束前方，检测平台设于反射镜的反射光束前方，接收镜设于被测光学元件的反射光束前方，分析处理系统设于接收镜的反射光束前方；

所述检测平台自下而上依次设有垂直运动机构、摆动机构和回转机构；

所述垂直运动机构设有底座、第1支承油腔、升降杆、丝杆电机、连接板、微调楔块和限位槽；所述微调楔块位于底座上，连接板固定在微调楔块上，连接板与丝杆电机通过滚珠丝杆连接；所述升降台由微调楔块支撑，附在升降台上的升降杆位于限位槽内，微调楔块与升降台的接触面上开有第1支承油腔，升降杆与限位槽的接触面上开有第2支承油腔，起到润滑的作用和防止爬行的发生，即可以通过微调楔块的水平运动，实现升降台的垂直方向高精度运动；

所述摆动机构设有第3支承油腔、静压止推轴承、转轴、C轴工作台、摆动平台和伺服电机；C轴工作台固定在摆动平台上，摆动平台通过转轴连接在升降台上，伺服电机驱动转轴，进而带动摆动平台在平面内绕轴转动，所述转轴两端装有静压止推轴承，并固定在升降台上；第3支撑油腔设在升降台的凹槽内；

所述回转机构设有马达和A轴工作台，所述马达位于C轴工作台上，马达与A轴工作台直接相连，马达驱动A轴工作台在平面内做回转运动；被测光学元件设于A轴工作台上。

所述马达可采用DD马达。

由于A轴可采用DD马达直接驱动，省去了中间连接机构，因此减少了因机械结构产生的定位误差。而且结构简单，无机械效率损失，输出扭矩大，无机械精度损失，从而实现了高定位精度、高动态响应和低噪声等等独有的特点。

由于C轴的转轴采用静压轴承支撑，静压轴承具有承载能力高、旋转精度高、使用寿命长、均化误差等特点，因此适合高精度场合。

由于在多处开有支承油腔，支承油腔可以起到润滑作用，因此可有效防止爬行的发生。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成主视示意图。

图2为本发明实施例的结构组成侧视示意图。

图1、2中的各主要部件的标记如下：

1.底座；21.第1支撑油腔；22.第2支撑油腔；23.第3支撑油腔；3.升降杆；.静压止推轴承；5.转轴；6.DD马达；7.A轴工作台；8.C轴工作台；9.摆动平台；10.伺服电机；11.升降台；12.丝杆电机；13.连接板；14.微调楔块；15.限位槽；16.被测光学元件；E.光源；M1.反射镜；M2.接收镜；P.分析处理系统。标记A代表A轴，C代表C轴，Y代表Y轴。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

如图1、2所示，本发明实施例设有光源E、反射镜M1、接收镜M2、检测平台、升降台11和分析处理系统P。其中检测平台设有垂直运动机构、摆动机构和回转机构三部分。

所述垂直运动机构设有底座1、第1支撑油腔21、升降杆3、丝杆电机12、连接板13、微调楔块14和限位槽15。微调楔块14位于底座1上，连接板13固定在微调楔块14上，连接板13与丝杆电机12通过滚珠丝杆连接。升降台11由微调楔块14支撑，附在升降台11上的升降杆位于限位槽15内。微调楔块14与升降台11的接触面上开有第1支承油腔21，升降杆3与限位槽15的接触面上开有第2支承油腔22。当需要调节光学元件16与反射镜M1、接收镜M2之间距离时，只需调节丝杆电机12，驱动微调楔块14水平运动，带动升降台11在竖直方向上运动，就可以使被测光学元件16与镜面处在一个合适的距离。限位槽15对升降杆3的竖直定位，使升降台11能够实现垂直方向上高精度的运动。

所述摆动机构设有第3支撑油腔23、静压止推轴承4、转轴5、C轴工作台8、摆动平台9和伺服电机10。第3支撑油腔23设在升降台11的凹槽内，C轴工作台8固定在摆动平台9上，摆动平台9通过转轴5连接在升降台11上。调节伺服电机10即可通过转轴5带动摆动平台9在平面内绕轴转动。

所述回转机构设有DD马达6，A轴工作台7。DD马达6可以直接驱动A轴工作台7在平面内做回转运动。

本发明通过A轴、C轴和Y轴3个机构之间的相对运动，实现对A工作台上的被测光学元件位置和姿态的调整，以确保每一次检测时光学元件待检测面和光源垂直并保持合适的距离，并且通过调节可以使非球面光学元件的整个型面都能被检测到。

Claims (1)

1.一种凸非球面光学元件的面型检测装置，其特征在于设有光源、反射镜、接收镜、检测平台、升降台和分析处理系统；所述反射镜设于光源的出射光束前方，检测平台设于反射镜的反射光束前方，接收镜设于被测光学元件的反射光束前方，分析处理系统设于接收镜的反射光束前方；

所述检测平台自下而上依次设有垂直运动机构、摆动机构和回转机构；

所述垂直运动机构设有底座、第1支承油腔、升降杆、丝杆电机、连接板、微调楔块和限位槽；所述微调楔块位于底座上，连接板固定在微调楔块上，连接板与丝杆电机通过滚珠丝杆连接；所述升降台由微调楔块支撑，附在升降台上的升降杆位于限位槽内，微调楔块与升降台的接触面上开有第1支承油腔，升降杆与限位槽的接触面上开有第2支承油腔；

所述摆动机构设有第3支承油腔、静压止推轴承、转轴、C轴工作台、摆动平台和伺服电机；C轴工作台固定在摆动平台上，摆动平台通过转轴连接在升降台上，伺服电机驱动转轴，进而带动摆动平台在平面内绕轴转动，所述转轴两端装有静压止推轴承，并固定在升降台上；第3支撑油腔设在升降台的凹槽内；

所述回转机构设有马达和A轴工作台，所述马达位于C轴工作台上，马达与A轴工作台直接相连，马达驱动A轴工作台在平面内做回转运动；被测光学元件设于A轴工作台上。

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