[发明专利]一种可提供位置和角度基准的光学基准件的标定方法

摘要

本发明涉及一种可提供位置和角度基准的光学基准件的标定方法，待标定的光学基准件的表面加工有旋转抛物面阵列，所采用的设备包括辅助运动台，光学位置读数头和激光干涉仪。采用以下的步骤：干涉镜组和反射镜选择直线度测量镜组使所述光学位置读数头在运动轴的携带下移动到基准件抛物面阵列的基准点P(1,1)范围内，记录系统标定的零位点；标定基准行上各抛物面中心距基准点P(1,1)的y方向距离；标定基准列上各抛物面中心距基准点P(1,1)的x方向距离；以基准列第i行抛物面P(i,1)为起始点，标定第i行抛物面P(i,j)距P(i,1)在x方向上的距离x(i,j)；以基准行第j列抛物面P(1,j)为起始点，标定第j列抛物面P(i,j)距P(1,j)在y方向上的距离y(i,j)；得到抛物面阵列上各点距基准点的距离标定矩阵。

主权项

1.一种可提供位置和角度基准的光学基准件的标定方法，待标定的光学基准件的表面加工有旋转抛物面阵列，所采用的设备包括辅助运动台，光学位置读数头和激光干涉仪，所述辅助运动台包括固定的载物平台和可二维移动的运动轴，所述光学基准件安放在载物平台上，所述所述光学位置读数头固定在运动轴上；所述激光干涉仪包括双频激光器、干涉镜组和反射镜，所述双频激光器独立于辅助运动台架设固定，所述干涉镜组安装在所述辅助运动台的运动轴上，所述反射镜独立于辅助运动台安装固定；该标定方法将光学基准件上的抛物面阵列上的特征点按行列编号，第i行第j列编号P(i,j)，以抛物面第1行第1列抛物面P(1,1)为基准点抛物面，以第1行为基准行，以第1列为基准列，标定基准行第j列抛物面P(1,j)距P(1,1)的y方向上的距离y(1,j)，标定基准列第i行抛物面P(i,1)距基准点抛物面P(1,1)的x方向上的距离x(i,1)；以基准列第i行抛物面为P(i,1)起始点，标定第i行抛物面P(i,j)距P(i,1)在x方向上的距离x(i,j)；以基准行第j列抛物面P(1,j)为起始点，标定第j列抛物面P(i,j)距P(1,j)在y方向上的距离y(i,j)。采用以下的步骤：1)干涉镜组和反射镜选择直线度测量镜组使所述光学位置读数头在运动轴的携带下移动到基准件抛物面阵列的基准点P(1,1)范围内，记录光学位置读数头的激光测量点T11的坐标读数p11(x11,y11)，记录激光干涉直线度读数s11，记为系统标定的零位点；2)标定基准行上各抛物面中心距基准点P(1,1)的y方向距离：控制运动轴运动，使得光学位置读数头达到P(1,j)范围内，记录光学位置读数头的激光测量点T1j坐标读数p1j(x1j,y1j)，记录激光干涉仪的直线度读数s1j；P(1,j)距P(1,1)的y方向距离由以下公式给出：y(1,j)＝s1j+s11+y1j3)标定基准列上各抛物面中心距基准点P(1,1)的x方向距离：控制运动轴运动，使得光学位置读数头达到P(i,1)范围内，记录光学位置读数头的激光测量点Ti1的坐标读数pi1(xi1,yi1)，记录激光干涉仪的直线度读数si1；P(i,1)距P(1,1)的x方向距离由以下公式给出：x(i,1)＝si1+s11+xi14)以基准列第i行抛物面P(i,1)为起始点，标定第i行抛物面P(i,j)距P(i,1)在x方向上的距离x(i,j)：干涉镜组和反射镜选择线性测量镜组，调整干涉仪光路沿阵列x方向,使所述光学位置读数头在运动轴的携带下移动到基准件抛物面阵列的基准列第i行P(i,1)抛物面范围内，记录光学位置读数头的激光测量点Ti1的坐标读数pi1(xi1,yi1)，记录激光干涉仪的距离读数di1，记为系统行方向标定的零位点，控制运动轴运动，使得光学位置读数头达到P(i,j)范围内，记录光学位置读数头的激光测量点Tij坐标读数pij(xij,yij)，记录激光干涉仪的距离读数dij；P(i,j)距P(i,1)的x方向距离由以下公式给出：x(i,j)＝x1j+dij‑di1+xij5)以基准行第j列抛物面P(1,j)为起始点，标定第j列抛物面P(i,j)距P(1,j)在y方向上的距离y(i,j)，干涉镜组和反射镜选择线性测量镜组，调整干涉仪光路沿阵列y方向，使所述光学位置读数头在运动轴的携带下移动到基准件抛物面阵列的基准行第j列抛物面P(1,j)范围内，记录光学位置读数头的激光测量点T1j的坐标读数p1j(x1j,y1j)，记录激光干涉仪的距离读数d1j，记为系统列方向标定的零位点，控制运动轴运动，使得光学位置读数头达到P(i,j)范围内，记录光学位置读数头的激光测量点Tij坐标读数pij(xij,yij)，记录激光干涉仪的距离读数dij；P(i,j)距P(1,j)的y方向距离由以下公式给出：y(i,j)＝yi1+dij‑d1j+yij(6)根据步骤(2)得到的y(1,j)、步骤(3)得到的x(i,1)、步骤(4)得到的x(i,j)、步骤(5)得到的y(i,j)，通过计算可以得到P(i,j)距P(1,1)在x方向和y方向上的距离标定矩阵A(Dij)；其中，P(i,j)距P(1,1)的x方向距离通过以下公式给出：Xij＝x(i,j)+x(1,j)P(i,j)距P(1,1)的y方向距离通过以下公式给出：Yij＝y(i,j)+y(i,1)记P(i,j)距P(1,1)的距离(Xij,Yij)为Dij,将Dij作为矩阵元素得到的数字矩阵A，即为抛物面阵列上各点距基准点的距离标定矩阵A(Dij)。