[发明专利]一种大口径反射镜面形轮廓在位检测方法及装置

权利要求书

1.一种大口径反射镜面形轮廓在位检测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：进行待测反射镜初定位，即在机械手(1)安装研抛工具，对待测反射镜(3)进行加工，加工后原位安装在反射镜支撑工装(4)上，清洗待测反射镜(3)；

步骤2：卸去机械手(1)上的研抛工具，将磁力座(71)与机械手接口(73)连接；

步骤3：规划靶球(6)在待测反射镜(3)加工面上的打点路径，规划的打点路要能够覆盖待测反射镜(3)的整个加工面；

步骤4：通过激光跟踪仪主机(2)测量反射镜基准定位装置(5)的位置，定义待测反射镜的测量坐标系，即在待测反射镜(3)上设定三个特征测量点，三个特征测量点已经预先通过精密机床加工出来，位于待测反射镜(3)的侧面和加工面与侧面形成的镜面平台处，将反射镜基准定位装置(5)置于这三个特征测量点，将靶球(6)置于反射镜基准定位装置(5)上，使用激光跟踪仪测量主机(2)测量靶球(6)在这三个特征测量点的坐标，分别记为：

m₁(x₁,y₁,z₁)、m₂(x₂,y₂,z₂)和m₃(x₃,y₃,z₃)

根据靶球(6)在这三个特征测量点的坐标，建立待测反射镜的测量坐标系；

步骤5：将步骤(4)建立的待测反射镜的测量坐标系与待测反射镜(3)的CAD模型坐标系的转换矩阵，即确定设定的三个特征测量点在待测反射镜(3)的CAD模型坐标系上的位置坐标M₁(X₁,Y₁,Z₁)、M₂(X₂,Y₂,Z₂)和M₃(X₃,Y₃,Z₃)，利用待测反射镜的测量坐标系的m₁(x₁,y₁,z₁)、m₂(x₂,y₂,z₂)和m₃(x₃,y₃,z₃)及待测反射镜(3)的CAD模型坐标系间的M₁(X₁,Y₁,Z₁)、M₂(X₂,Y₂,Z₂)和M₃(X₃,Y₃,Z₃)，通过齐次坐标变化，即能够求得两坐标系间的平移量和旋转量，即转换矩阵；

步骤6：架设激光跟踪仪主机(2)，使激光跟踪仪主机的激光发射口与镜面最近端距离L满足公式L≥R·(ctanα-1)；

式中R为待测反射镜的加工面半径，α为激光跟踪仪视野范围，ctan(·)为反正切函数；

步骤7：控制机械手(1)按照步骤(3)规划的打点路径，利用靶球(6)对待测反射镜的面形轮廓开始测量，直至打点路径覆盖整个反射镜的加工面，激光跟踪仪主机(2)实时测量靶球(6)中心位置，记录靶球(6)位置的测量数据为P(x_i,y_i,z_i)，x_i,y_i,z_i分别为规划的打点路径上的测量点在待测反射镜的测量坐标系的三维坐标位置，i＝1,2,...N，N为测量数据点数；

步骤8：根据步骤5的转换矩阵和步骤7得到的靶球位置的测量数据和靶球球头半径，获得待测反射镜的CAD模型坐标系下的面形轮廓。

2.根据权利要求1所述的一种大口径反射镜面形轮廓在位检测方法，其特征在于：规划的打点路径使靶球(6)沿着激光跟踪仪主机激光发射方向以栅线的形式覆盖待测反射镜(3)的整个加工面。