CN109581609B - 一种用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹装置和方法 - Google Patents

一种用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹装置和方法，立式干涉仪标准镜装夹装置包括调平机构、辅助支撑件和用于放置标准镜的托盘，所述调平机构的数量至少为三个，并沿托盘的周向方向均匀分布，各所述调平机构包括驱动系统和用于支撑托盘的支承块，所述驱动系统能够驱动支承块沿高度方向移动，支承块能到达的高度最低值记为Hmin，最高值记为Hmax，所述辅助支撑件包括支架和安装在支架上的缓冲垫，该缓冲垫用于支撑托盘，其高度记为h，Hmin、Hmax和h的关系满足：Hmin＜h＜Hmax。与现有技术相比，本发明的优点在于：能够精密调整标准镜的水平度。

Description

一种用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹装置和 方法
技术领域
本发明涉及光学元件面形检测技术领域，具体指一种用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹装置和方法。
背景技术
受西方发达国家对华禁运影响，大口径高精度面形检测技术已成为大口径光学元件制造和应用的瓶颈，严重制约了军事武器装备的性能提升。随着光学仪器精度的提高，对光学元件面形检测的要求越来越高。而干涉仪是目前用于光学元件面形检测的主要技术手段，干涉检测是通过对标准参考面反射光和被测面反射光两者形成的干涉条纹处理，得出被测面相对于标准参考面的面形，其测量精度主要取决于标准参考面的精度。因此，大口径标准镜的装夹成为研制大口径干涉仪的关键技术之一。
如专利申请号为CN201721177618.0(公告号为CN207301440U)的实用新型专利公开了一种用于高精度标准镜的无应力装夹柔性装置，包括柔性框、压圈和标准镜镜框，柔性框设置有多条半径相同的圆弧形狭缝，将柔性框分为内圈和外圈，内圈和外圈通过挠性构件相连；柔性框内圈侧面设置有多个注胶孔；标准镜通过注胶孔中的胶粘剂与柔性框内圈固定；标准镜镜框为底部开有圆孔的桶状部件，圆孔半径小于标准镜的半径，柔性框套装在标准镜镜框内，标准镜镜框的底部与柔性框外圈的一个端面的靠面部分具有凸台，压圈设置在柔性框外圈的另一个端面，压圈与柔性框外圈的靠面部分具有凸台；标准镜镜框上设置有与干涉仪连接的标准接口。标准镜与其支撑结构之间的热特性不匹配通过挠性结构的变形补偿，减小温度变化对面形影响。
上述装夹方案有助于减小不同的装夹方式和温度变化对标准镜面形的影响，但是无法精密调整标准镜的水平度。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能够精密调整标准镜与准直镜平行度的用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种能够精密调整标准镜的水平度的用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：包括调平机构、辅助支撑件和用于放置标准镜的托盘，所述调平机构的数量为三个，并沿托盘的周向方向均匀分布，各所述调平机构包括驱动系统和用于支撑托盘的支承块，所述驱动系统能够驱动支承块沿高度方向移动，支承块能到达的高度最低值记为Hmin，最高值记为Hmax，所述辅助支撑件包括支架和安装在支架上的缓冲垫，该缓冲垫用于支撑托盘，其高度记为h，Hmin、Hmax和h的关系满足：Hmin＜h＜Hmax。
优选地，所述驱动系统包括安装座、导轨、丝杆、第一丝杆支座、第二丝杆支座，滑座、滑块和丝杆螺母，所述导轨沿高度方向安装在安装座的侧壁上，所述丝杆通过第一丝杆支座和第二丝杆支座沿高度方向安装在安装座上，所述滑座通过滑块安装在导轨上，并通过丝杆螺母与丝杆相连接，所述支承块沿水平方向凸设在滑座的侧壁上。通过旋转丝杆可以带动丝杆螺母沿高度方向移动，进而带动滑座沿导轨移动，从而驱动支承块沿高度方向移动。
优选地，所述托盘表面开有供标准镜容置的台阶孔，从而方便标准镜放置在托盘内。
优选地，所述托盘的外侧壁上设有与支承块以及缓冲垫配合连接的台阶面，从而可以提高支承块或者辅助支撑件支撑托盘时的稳定性。
优选地，所述托盘为铝合金材料，机械加工性能好，比重小，装卸方便。
优选地，所述缓冲垫为橡胶材料，并粘贴在支架上，从而保证缓冲垫实现优异的缓冲性能。
优选地，所述调平机构的数量为三个。由于三点确定一个平面，因此，将调平机构的数量至少设置为三个，且设置为三个是最适宜的，若调平机构的数量大于三个，则总有三个以外的调平机构是发挥不了效用的。
进一步，所述辅助支撑件为三个，并沿托盘的周向方向均匀分布，从而可以提高托盘预放置在辅助支撑件上时的稳定性。
优选地，还包括基座，所述调平机构和辅助支撑件安装在该基座上。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为一种采用上述立式干涉仪标准镜装夹装置的立式干涉仪标准镜装夹方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将标准镜放置在托盘内；
(2)通过各驱动机构将各支承块下移至高度小于处；
(3)将托盘放置在辅助支撑件的缓冲垫上；
(4)通过各驱动机构将调整支承块上移，直到与托盘接触；
(5)测量标准镜的水平度，根据测得的数值，分别调整各支承块的高度，反复测量、调整，直至满足干涉仪的装配要求。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)通过调平机构和辅助支撑件的配合，一方面可以通过调平机构调整托盘的水平度，另一方面可以通过辅助支撑件的缓冲垫减小预放置标准镜时的振动，有效保证标准镜的水平精度；
(2)本装置结构简单，通过调整各调平机构中支承块的高度，可以调整托盘至少三个不同位置的高度，实现标准镜水平度的精密调整。
附图说明
图1为本发明实施例中立式干涉仪标准镜装夹装置的俯视图；
图2为图1的A-A向剖视图；
图3为图1中调平机构的主视图；
图4为图1中调平机构的剖视图；
图5为图1中调平机构另一方向的剖视图；
图6为图1中辅助支撑件的剖视图；
图7为图1中辅助支撑件的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图7所示，一种用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹装置，包括调平机构1、辅助支撑件2、托盘3和基座4。调平机构1和辅助支撑件2安装在基座4上，托盘3用于放置标准镜5。
调平机构1包括驱动系统和用于支撑托盘3的支承块19，驱动系统能够驱动支承块19沿高度方向移动，支承块19能到达的高度最低值记为Hmin，最高值记为Hmax，辅助支撑件2包括支架21和安装在支架21上的缓冲垫22，该缓冲垫22用于支撑托盘3，其高度记为h，Hmin、Hmax和h的关系满足：Hmin＜h＜Hmax。通过调平机构1和辅助支撑件2的配合，一方面可以通过调平机构1调整托盘3的水平度，另一方面可以通过辅助支撑件2的缓冲垫22减小预放置标准镜5时的振动，有效保证标准镜5的水平精度。
其中调平机构1的数量至少为三个，并沿托盘3的周向方向均匀分布，否则无法实现对托盘3水平度的调节。由于三点确定一个平面，因此，将调平机构1的数量至少设置为三个，且设置为三个是最适宜的，若调平机构1的数量大于三个，则总有三个以外的调平机构1是发挥不了效用的。本实施例中，调平机构1的数量为三个，并沿托盘3的周向方向均匀分布。辅助支撑件2的数量可根据实际需求设置，本实施例中，辅助支撑件2为三个，并沿托盘3的周向方向均匀分布，从而可以提高托盘3预放置在辅助支撑件2上时的稳定性。
为了方便标准镜5放置在托盘3内，托盘3表面开有供标准镜5容置的台阶孔31。为了提高支承块19或者辅助支撑件2支撑托盘3时的稳定性，托盘3的外侧壁上设有与支承块19以及缓冲垫22配合连接的台阶面32。托盘3为铝合金材料，机械加工性能好，比重小，装卸方便。为了保证缓冲垫22实现优异的缓冲性能，缓冲垫22为橡胶材料，并粘贴在支架21上。
本实施例中，驱动系统包括安装座11、导轨12、丝杆13、第一丝杆支座14、第二丝杆支座15，滑座16、滑块17和丝杆螺母18，导轨12沿高度方向安装在安装座11的侧壁上，丝杆13通过第一丝杆支座14和第二丝杆支座15沿高度方向安装在安装座11上，滑座16通过滑块17安装在导轨12上，并通过丝杆螺母18与丝杆13相连接，支承块19沿水平方向凸设在滑座16的侧壁上。通过旋转丝杆13可以带动丝杆螺母18沿高度方向移动，进而带动滑座16沿导轨12移动，从而驱动支承块19沿高度方向移动。其中，第一丝杆支座14设置在安装座11上方，第二丝杆支座15设置在安装座11下方，导轨12和滑块17的接触面相互配合连接，从而使得滑块17能沿导轨12相对滑动。
基于上述立式干涉仪标准镜装夹装置，立式干涉仪标准镜装夹方法包括以下步骤：
(1)将标准镜5放置在托盘3的台阶孔31内；
(2)通过旋转各丝杆13可以带动丝杆螺母18沿高度方向移动，进而带动滑座16沿导轨12移动，从而驱动各支承块19下移至高度小于h处；
(3)将托盘3放置在辅助支撑件2的缓冲垫22上，使得缓冲垫22与托盘3的台阶面32相抵；
(4)通过旋转各丝杆13可以带动丝杆螺母18沿高度方向移动，进而带动滑座16沿导轨12移动，从而驱动各支承块19支承块19上移，直到与托盘3接触；
(5)测量标准镜5的水平度，根据测得的数值，分别调整各支承块19的高度，反复测量、调整，直至满足干涉仪的装配要求。
综上所述，该装置能够精密调整光学元件相对于准直镜的平行度，解决干涉仪设计的技术难题，为大口径高精度干涉仪的自主研制提供技术支撑。

Claims (9)

1.一种用于光学元件面形检测的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：包括调平机构(1)、辅助支撑件(2)和用于放置标准镜(5)的托盘(3)，所述调平机构(1)的数量至少为三个，并沿托盘(3)的周向方向均匀分布，各所述调平机构(1)包括驱动系统和用于支撑托盘(3)的支承块(19)，所述驱动系统能够驱动支承块(19)沿高度方向移动，支承块(19)能到达的高度最低值记为Hmin，最高值记为Hmax，所述辅助支撑件(2)包括支架(21)和安装在支架(21)上的缓冲垫(22)，该缓冲垫(22)用于支撑托盘(3)，其高度记为h，Hmin、Hmax和h的关系满足：Hmin＜h＜Hmax；
所述立式干涉仪标准镜装夹装置的立式干涉仪标准镜装夹方法包括以下步骤：
(1)将标准镜(5)放置在托盘(3)内；
(2)通过各驱动机构将各支承块(19)下移至高度小于h处；
(3)将托盘(3)放置在辅助支撑件(2)的缓冲垫(22)上；
(4)通过各驱动机构将调整支承块(19)上移，直到与托盘(3)接触；
(5)测量标准镜(5)的水平度，根据测得的数值，分别调整各支承块(19)的高度，反复测量、调整，直至满足干涉仪的装配要求。
2.根据权利要求1所述的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：所述驱动系统包括安装座(11)、导轨(12)、丝杆(13)、第一丝杆支座(14)、第二丝杆支座(15)，滑座(16)、滑块(17)和丝杆螺母(18)，所述导轨(12)沿高度方向安装在安装座(11)的侧壁上，所述丝杆(13)通过第一丝杆支座(14)和第二丝杆支座(15)沿高度方向安装在安装座(11)上，所述滑座(16)通过滑块(17)安装在导轨(12)上，并通过丝杆螺母(18)与丝杆(13)相连接，所述支承块(19)沿水平方向凸设在滑座(16)的侧壁上。
3.根据权利要求1所述的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：所述托盘(3)表面开有供标准镜(5)容置的台阶孔(31)。
4.根据权利要求1所述的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：所述托盘(3)的外侧壁上设有与支承块(19)以及缓冲垫(22)配合连接的台阶面(32)。
5.根据权利要求1所述的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：所述托盘(3)为铝合金材料。
6.根据权利要求1所述的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：所述缓冲垫(22)为橡胶材料，并粘贴在支架(21)上。
7.根据权利要求1所述的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：所述调平机构(1)的数量为三个。
8.根据权利要求7所述的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：所述辅助支撑件(2)为三个，并沿托盘(3)的周向方向均匀分布。
9.根据权利要求1所述的立式干涉仪标准镜装夹装置，其特征在于：还包括基座(4)，所述调平机构(1)和辅助支撑件(2)安装在该基座(4)上。
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