[发明专利]一种激光干涉面形检测自动检测装置与方法

权利要求书

1.一种激光干涉面形检测自动检测方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)激光干涉仪与双目相机的光轴近似平行，衍射光斑接收相机的视场可覆盖带中心通光孔的光斑接收屏的全部画幅，在激光干涉仪标准镜的焦点前方也即远离激光干涉仪方向上放置计算全息补偿器；(2)在激光干涉仪标准镜的焦点附近放置带中心通光孔的光斑接收屏，该屏可沿垂直激光干涉仪光轴平面退出检测光路；(3)调整计算全息补偿器的四维定位；(4)调整计算全息补偿器与激光干涉仪的六维位姿；(5)对被测镜进行四维粗定位调整；(6)对被测镜进行四维位姿精调；(7)调整光斑使其移动至接收屏的中心通光孔处；(8)完成被测镜与激光干涉仪的六维位姿调整；(9)根据激光干涉仪此时的干涉条纹进行解析，输出被测镜面形；

激光干涉仪、光斑接收屏、全息补偿器和被测镜沿激光干涉仪光轴依次放置；

其中，光斑接收屏位于激光干涉仪焦点处；被测镜到光斑接收屏的距离为被测镜焦距；

计算全息补偿器位于被测镜与光斑接收屏之间；双目相机安装于激光干涉仪上，双目相机的视场覆盖被测镜；衍射光斑接收相机安装于计算全息补偿器上，衍射光斑接收相机的视场覆盖带中心通光孔的光斑接收屏的全部画幅；投影叉丝探测器安装于被测镜的侧端面。

2.根据权利要求1所述的激光干涉面形检测自动检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中激光干涉仪与双目相机由带叉丝标识的标准平面进行位姿标定；使用包括三坐标仪在内的位置测量设备进行投影叉丝探测器与被测镜相对位置的标定。

3.根据权利要求1所述的激光干涉面形检测自动检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中调整计算全息补偿器四维定位包括如下步骤：撤出带中心通光孔的光斑接收屏；利用双目相机采集计算全息补偿器上刻划叉丝标识，计算计算全息补偿器相对于激光干涉仪的位置；在X/Y向平移、X/Y平面内旋转及Z向距离上调整计算全息补偿器位置。

4.根据权利要求1所述的激光干涉面形检测自动检测方法，其特征在于：所述步骤(4)中计算全息补偿器与激光干涉仪的六维位姿调整包括如下步骤：将带中心通光孔的光斑接收屏移回激光干涉仪标准镜的焦点处，该屏上将出现由计算全息补偿器对准区(12)所反射的系列衍射光斑；衍射光斑接收相机采集光斑图像并经过计算分析找到预设级次的衍射光斑，调整计算全息补偿器俯仰和扭摆使该光斑移动至接收屏的中心通光孔处；计算全息补偿器对准区(12)的反射波前将进入激光干涉仪，微量调整计算全息补偿器俯仰和扭摆使得干涉条纹最为稀疏。

5.根据权利要求1所述的激光干涉面形检测自动检测方法，其特征在于：所述步骤(5)中对被测镜四维粗定位调整包括如下步骤：按照被测镜的顶点曲率半径设计值放置被测镜；撤出带中心通光孔的光斑接收屏；利用双目相机采集位于被测镜附近的投影叉丝标识，计算被测镜相对于激光干涉仪的位置，包括X/Y向平移、X/Y平面内旋转、Z向距离。

6.根据权利要求1所述的激光干涉面形检测自动检测方法，其特征在于：所述步骤(6)中对被测镜的四维位姿精调包括如下步骤：依据三组投影叉丝判定被测镜相对理想位置的偏离情况：若三组叉丝均远离镜体，且叉丝相对设计基准图案稍大，则被测镜需沿Z轴向激光干涉仪移动；若三组叉丝均离镜体较近，且叉丝相对设计基准图案稍小，则被测镜需沿Z轴向远离激光干涉仪方向移动；三组叉丝彼此之间的相对位置接近设计值，但与被测镜之间有相对旋转或平移关系，则调整被测镜X、Y向旋转和平移至预设位置。

7.根据权利要求1所述的激光干涉面形检测自动检测方法，其特征在于：所述步骤(7)调整光斑使其移动至接收屏的中心通光孔处包括如下步骤：将带中心通光孔的光斑接收屏移回激光干涉仪标准镜的焦点处，该屏上将出现由被测镜反射光线经计算全息补偿器波前补偿区(14)所透射的系列衍射光斑；衍射光斑接收相机采集光斑图像并经过计算分析找到预设级次的衍射光斑，调整被测镜俯仰和扭摆。