[发明专利]一种大口径轴对称非球面测试方法及装置

摘要

本发明涉及光学加工与测量技术领域，具体涉及一种大口径轴对称非球面测试方法及装置。其实现大口径非球面的精确测量，可将探针式接触测量设备的测量量程增大80%，实现大口径光学表面的检测测量。本发明采用探针式轮廓仪进行表面轮廓测量时，测针在测量杆的带动下沿非球面表面做横向运动，随零件表面轮廓的形状进行纵向扫描，从而改变了测量光路与参考光路之间的光程差，使干涉条纹发生移动，对测量结果进行分析，得到非球面的测量偏差数据，实现了大口径零件的检测和分析。

主权项

1.一种大口径轴对称非球面测试装置的测试方法，其特征在于：所述的测试方法的步骤为：1)将被测量光学元件(1)放置于自定心透镜夹持器(2)上，将本装置安装于探针式轮廓检测仪的工作台上；2)探针式轮廓检测仪的探针由边沿过非球面顶点获得测量数据L_0.mod，过顶点后测量长度不小于5mm；将旋转台旋转180度后，探针由边沿过非球面顶点以同样方式获得测量数据R_0.mod；3)对测量数据L_0.mod二次曲线拟合，得到二次曲线方程y＝ax²+bx+c,其极值位置‑b/2a即为非球面顶点近似位置，对于凸非球面为极大值、凹非球面为极小值，在数据L_0.mod中找出对应的顶点位置,以顶点为基准，各测量数据减去顶点的测量数据，获得测量曲线相对坐标,对应数据为L_1.mod；对测量数据R_0.mod以同样的处理方式,获得其相对坐标，对应数据为R_1.mod；4)将获得的曲线坐标数据L_1.mod，截取顶点两侧的对称数据获得L_2.mod，与非球面设计数据对比获得偏差数据L_error.mod，对偏差数据L_error.mod进行直线拟合，取拟合直线斜率对应的角度α为修正角度，对曲线L_1.mod以顶点为中心用‑α曲线进行旋转调平修正为L_3.mod；对R_1.mod数据以同样的处理方式，获得其旋转调平修正数据R_3.mod；5)将获得的旋转修正的曲面数据L_3.mod，依据非球面轴对称的加工特征，通过函数优化方法平移量ΔX，确定出非球面精确非球面顶点，优化规则是：以确定的顶点为基准，顶点左右两侧数据均方根偏差值RMS的差值最小，即对L_3.mod取中心点两侧的对称数据L_4.mod，所述的函数优化方法是用进退法确定平移区间，使用黄金分割法确定平移量ΔX，使用ΔX补偿后确定出非球面顶点O的精确位置，在L_3.mod数据上找到相应的顶点位置，记为O′，对L_3.mod数据以O′点为基准，各测量数据减去顶点的测量数据获得数据L_5.mod；对数据R_3.mod以同样处理方式，获得数据R_5.mod；6)获得的数据L_5.mod,截取边沿到中心,R_5.mod截取中心到边沿的两部分数据，以顶点为基准进行拼接，获得整个口径的测量数据D_all.mod,该数据为测量拼接结果。