[发明专利]柱面干涉拼接测量装置及其调整方法

权利要求书

1.一种柱面干涉拼接测量装置，包括干涉仪（1）、支座（2）、六维调整架（3）、CGH（4）、一维导轨平台（5）、被测件（6）、四维调整机构（7）、五维调整机构（8）、电控升降台（9）；其特征在于：所述支座（2）上安装干涉仪（1）和一维导轨平台（5），一维导轨平台（5）上安装六维调整架（3），将CGH（4）安装在六维调整架（3）上，使干涉仪（1）出射光轴能够通过CGH（4）中心，并且能调整CGH（4）与被测件（6）之间的距离；由所述四维调整机构（7）、五维调整机构（8）和电控升降台（9）组成被测件调节机构，被测件调节机构下端是电控升降台（9），电控升降台（9）上面固定五维调整机构（8），用来调整被测件（6）的轴心线与CGH（4）产生的柱面波焦线重合，五维调整机构（8）上面固定四维调整机构（7），用来调整被测件（6）的轴心线与被测件调节机构的旋转中心线重合，四维调节机构（7）上面固定被测件（6）。

2.所述一维导轨平台（5）是：安装板（20）上面固定滑轨（21,21’），滑块（22,22’）可以沿滑轨（21,21’）的平行方向自由移动，滑轨（22,22’）上面固定连接板（23）；连接板（23）上面固定六维调整架（3）可进行一维移动。

3.所述四维调整机构（7）是：二轴精密倾斜平台（11,11’）上面固定另一个二维直动平台（10,10’），可满足被测件（6）除上下移动和竖直旋转外的其他四个自由度的调节。

4.所述五维调整机构（8）是：二维精密弧摆台（14,14’）上面固定二维直动平台（13,13’），而精密转动平台（12,12’）固定在该二维直动平台（13,13’）上，可满足被测件（6）除上下移动外的其他五个自由度的调节。

5.所述柱面干涉拼接测量装置的调整方法，用于对权利要求1所述的柱面干涉拼接测量装置进行调整，其特征在于操作步骤如下：

①　安装调整CGH（4）：CGH（4）安装在六维调整架（3）上，将六维调整架（3）安装在一维导轨平台（5）上；一要调整CGH（4）与被测件（6）之间的距离，使CGH（4）与被测柱形工件轴线距离为CGH（4）的后焦距；二要调整六维调整架（3）使干涉仪（1）的出射光轴通过CGH（4）的中心，并使其相对光轴有1度的偏转，通过调整CGH（4）的标记点位置使CGH（4）产生的柱面波焦线为竖直方向；再观察CGH（4）对准环，调节至对准环上的干涉条纹数在5条以内；

②　调整四维调整台（6）：首先将被测件调节机构所有部件调整到竖直位置；其次，分别使用水平和竖直的千分表对被测件（6）进行调心和调平：调心是将千分表指针顶在被测件（6）上，通过调整二维直动平台（10,10’）来调节被测柱面（6）的周线位置，直至千分表示数在转动过程中变化很小；调平与调心的方法相同，不同之处是转动过程中只调节二轴精密倾斜平台（11,11’）；在调心、调平过程中千分表配合使用：先旋转被测件（6），让千分表触头滑过整个测量行程，寻找表面变化规律，确定千分表上的最大和最小读数，然后转动被测件（6）使千分表的指针到达中间读数位置，再调整二维直动平台（10,10’），使千分表指针达到中间读数和最大读数的一半量程位置，如此反复；调整之后移动千分表的位置，保持千分表始终有示数；再重复上述步骤直至千分表示数几乎不变；

③　调整一维导轨平台（5）与电控升降台（9）：移动一维导轨平台（5）和电控升降台（9）的位置，使CGH（4）与被测件（6）的轴心线距离为CGH（4）产生的柱面波的后焦距，并且调整被测件（6）在适合的高度；调整CGH（4）的方位，使产生的柱面波轴线为竖直方向，使干涉仪（1）光轴垂直通过CGH（4）的中心；

④　调整五维调整平台（8）：首先在光源模式下找到反射光斑，通过调节二维直动平台（13,13’）和二维精密弧摆台（14,14’），将反射光斑逐渐调至十字交叉线中心；再切换至条纹模式进行细调，根据干涉条纹不同而调节不同自由度：面对干涉仪（1），竖条纹则调节左右移动，横条纹则调节俯仰，中间疏两边密条纹则调节离焦，星形条纹则调节左右倾斜；干涉条纹越少，被测件轴心线与柱面波焦线重合越好；

保持步骤三的状态，对被测件（6）再进行一次调心调平，并切换至光源模式，在调整旋转平台（12,12’）的过程中不断调整四维调整台（7）中的二维直动台（10,10’）和二轴精密倾斜台（11,11’），使光点不偏出十字交叉中心，确保在条纹模式下被测件（6）转动一周，每个位置都有干涉条纹图，实现整周检测。