[发明专利]一种用于Fery棱镜组件精密装调与检测的方法和系统

说明书

本发明属于光学精密装调与检测领域，提供了一种用于Fery棱镜组件精密装调与检测的方法和系统。能够实现Fery曲面棱镜及组件的有效装调与检测，根据Fery棱镜的结构特殊性提出由三坐标测量机、PSM装调显微镜组成的系统。融合三坐标空间测量原理、PSM点源自准直原理和三维数学建模技术，通过三坐标测量机对各曲面棱镜组件进行精密测量获得点、线、圆柱等元素的坐标参数，并经PSM装调显微镜结合高精密旋转云台精密确定各曲面棱镜球心位置及偏角，计算机软件数据处理复现出Fery棱镜组件实际的装配效果，给出与理论模型之间的各方向偏移量，指导Fery棱镜组件的在线精密装调，通过组件方位旋转、修切垫修研完成Fery棱镜组件的精密装配和检测工作。

技术领域

本发明属于光学精密装调与检测领域，具体涉及一种用于Fery棱镜组件精密装调与检测的系统和方法。

背景技术

Fery棱镜是由Fery.C.H基于罗兰圆的原理提出的一种曲面棱镜，该棱镜的两个工作表面均为球面，且两个球面具有较大的面倾角。当Fery棱镜应用在光谱成像系统中作为分光元件时，与系统结合结构紧凑具有一定像差校正的作用，与传统平面棱镜相比具有色散非线性小等优点，可大大提高系统成像质量和整体性能。

Fery棱镜属于非同心曲面棱镜，由于其结构的特殊性，加工工艺难度非常大，检测手段有限，关键参数难以精密控制，装调工艺技术复杂，导致其在高分辨光学系统中的应用受到限制，装调精度的高低将直接影响成像光谱仪的光谱质量，现有技术中还是缺乏对Fery曲面棱镜及组件进行精密装调与检测的有效手段。

发明内容

本发明提供一种用于Fery棱镜组件精密装调与检测的方法和系统，能够实现Fery曲面棱镜及组件的有效装调与检测，测量精度高，可操作性强，适用于不同曲率、不同大小尺寸Fery棱镜组件的精密装调与检测工作，为光谱成像仪中Fery棱镜组件精密装配提供一种新的装调检测手段。

本发明的技术解决方案如下：

一种Fery棱镜组件精密装调与检测的方法，所述Fery棱镜组件包括固定工装，曲面棱镜组件一，连接筒，修切垫与曲面棱镜组件二；其中曲面棱镜组件一包括曲面棱镜一及固定曲面棱镜一的曲面棱镜一镜框，曲面棱镜组件二包括曲面棱镜二及固定曲面棱镜二的曲面棱镜二镜框；

其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、通过三坐标测量机配有的标准球对所使用的探针和PSM装调显微镜的初始坐标位置进行标定；

步骤2、将定心加工后的曲面棱镜组件一通过固定工装固定在三坐标测量机的台面上；具体固定工装与曲面棱镜一镜框的法兰面固定；

步骤3、利用三坐标测量机对曲面棱镜组件一的外形尺寸进行精密测量：

步骤3.1、测量曲面棱镜一镜框的圆柱面E与法兰面J，形成基准光轴A，并可据此测量出曲面棱镜一上表面顶点a的坐标；

步骤3.2、测量曲面棱镜一上端面H与基准光轴A在空间的交点b的坐标；

步骤4、利用PSM装调显微镜对曲面棱镜一的上表面球心像进行确认；

步骤5、将连接筒安装在曲面棱镜一镜框上，并利用三坐标测量机进行多次测量，根据测量结果调整连接筒，保证装配指标满足设计要求；

步骤5.1、测量连接筒外圆柱面Q的坐标，调整连接筒，使连接筒外圆柱面Q与基准光轴A同轴；

步骤5.2、测量连接筒上端面K的坐标，调整连接筒，研磨连接筒上端面，使连接筒上端面K与曲面棱镜一镜框法兰面J在YOZ面形成夹角θ，在XOZ面、XOY面的夹角为零；定义法兰面J所在平面为XOY面；

步骤6、将修切垫、曲面棱镜组件二依次安装在连接筒上，利用三坐标测量机进行多次测量，多次修研修切垫和曲面棱镜组件二的位置，保证装配指标满足设计要求；