[发明专利]坐标系建立装置及方法

说明书

本发明提供一种坐标系建立装置及方法，其中的装置包括固定在测量仪器上的底座、设置在底座上的第一支撑台和第二支撑台；其中，在第一支撑台上设置有第一圆柱，在第二支撑台上设置有第二圆柱，第一圆柱和第二圆柱的中心轴相互垂直；在底座上固定有两个产品定位座，待测量产品固定在产品定位座上，第一圆柱的中心轴和第二圆柱的中心轴形成待测量产品的X轴和Y轴坐标系。利用上述发明能够快速精确的建立自由曲面元件的坐标系，弥补单边式坐标系建立方式所存在的缺陷。

技术领域

本发明涉及光学测试技术领域，更为具体地，涉及一种坐标系建立装置及方法。

背景技术

光学中的自由曲面主要是指无法用球面或者非球面系数来表示的曲面，主要指任意非传统、非对称的曲面，或者只能用参数向量来表示的曲面。与传统结构的光学元件相比，自由曲面元件具有外形复杂、自由多元化设计、制造精密、注塑材料多样性等特点，在光学领域，特别是在AR、VR或者微型激光投影技术等方面的应用具有不可动摇的地位。

目前，由于自由曲面元件加工精度要求高且无规则的特征，形成自由曲面的所有点的相对位置都无任何规律可循，因此，无法在自由曲面上建立坐标系，导致无法对成型的自由曲面元件进行测量评定，后续的补正调整也没有相应的数据依据，从而严重影响此类元件的光学测试及质量。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种坐标系建立装置及方法，以决绝目前针对自由曲面元件无法建立精确坐标系，导致此类元件无法进行准确测量评定，影响产品性能等问题。

本发明提供的坐标系建立装置，包括固定在测量仪器上的底座、设置在底座上的第一支撑台和第二支撑台；其中，在第一支撑台上设置有第一圆柱，在第二支撑台上设置有第二圆柱，第一圆柱和第二圆柱的中心轴相互垂直；在底座上固定有两个产品定位座，待测量产品固定在产品定位座上，第一圆柱的中心轴和第二圆柱的中心轴形成待测量产品的X轴和Y轴坐标系。

此外，优选的方案是，待测量产品为自由曲面元件。

此外，优选的方案是，在第一支撑台设置有第一V型槽，在第二支撑台上设置有与第一V型槽相互垂直的第二V型槽；第一圆柱限位固定在第一V型槽内，第二圆柱限位固定在第二V型槽内。

此外，优选的方案是，两个待测量产品关于第二圆柱的中心轴对称分布。

此外，优选的方案是，在产品定位座上设置有与第一支撑台和/或第二支撑台相贴合的切边，产品定位座限位固定在第一支撑台和第二支撑台的结合处。

根据本发明的另一方面，提供一种坐标系建立方法，利用上述坐标系建立装置建立坐标系；其中，方法包括：将第一圆柱固定在第一支撑台上，将第二圆柱固定在第二支撑台上；控制测量仪器的校准探针沿基准X轴方向匀速运动，并扫描第一圆柱的最大外径曲线；同时，控制校准探针沿基准Y轴方向匀速运动，并扫描第二圆柱的最大外径曲线；根据第一圆柱的最大外径曲线和第二圆柱的最大外径曲线，校准第一圆柱和第二圆柱的位置，以使第一圆柱和第二圆柱的中心轴相互垂直。

此外，优选的方案是，当第一圆柱的中心轴与基准X轴方向相平行时，第一圆柱的最大外径曲线趋于直线；当第一圆柱的中心轴与基准X轴方向存在偏差时，第一圆柱的最大外径曲线为弧线。

此外，优选的方案是，当第二圆柱的中心轴与基准X轴方向相平行时，第二圆柱的最大外径曲线趋于直线；当第二圆柱的中心轴与基准X轴方向存在偏差时，第二圆柱的最大外径曲线为弧线。

此外，优选的方案是，在根据第一圆柱的最大外径曲线和第二圆柱的最大外径曲线，校准第一圆柱和第二圆柱的位置的过程中，调整第一圆柱和/或第二圆柱的位置，直至第一圆柱的中心轴与基准X轴方向相平行，第二圆柱的中心轴与基准Y轴方向相平行。

此外，优选的方案是，通过测量仪器的校准探针实时探测扫描坐标系建立装置的Z轴高度。