1.大口徑非球面輪廓高精度檢測(cè)裝置,其特征在于:采用回轉(zhuǎn)—直線基準(zhǔn)共基面的開(kāi)放式輪廓儀結(jié)構(gòu),包括基座(1)、精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)、精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)、導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)誤差激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(4)、氣浮工作臺(tái)調(diào)整系統(tǒng)(11)、傳感測(cè)量系統(tǒng)(5)和測(cè)量控制系統(tǒng)(7);
其中,精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)、精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)、導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)誤差激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(4)固定在基座(1)上,精密氣浮導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)(2)位于精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)一側(cè)的下方;導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)誤差激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(4)與精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)平行放置,其直線運(yùn)動(dòng)誤差探測(cè)模塊(6)與傳感測(cè)量系統(tǒng)(5)固結(jié)在一起;傳感測(cè)量系統(tǒng)(5)固定在和精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)的軸套(8)相連的橫向測(cè)量臂(9)上,并可隨軸套(8)沿精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)的軸向方向作一維直線掃描運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中傳感測(cè)量系統(tǒng)(5)的軸向方向與精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)的運(yùn)動(dòng)方向垂直。
2.大口徑非球面輪廓高精度檢測(cè)方法,其特征在于:利用精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)調(diào)整的被測(cè)非球面(10)的位姿,利用精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)帶動(dòng)傳感測(cè)量系統(tǒng)(5)沿被測(cè)非球面(10)中心的母線方向(15)進(jìn)行掃描測(cè)量,同時(shí)利用導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)誤差激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(4)分離、補(bǔ)償精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)的直線運(yùn)動(dòng)誤差,實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的直線掃描運(yùn)動(dòng),得到被測(cè)母線的輪廓;然后,計(jì)算機(jī)(12)利用測(cè)量控制系統(tǒng)(7)控制精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度,通過(guò)傳感測(cè)量系統(tǒng)(5)得到被測(cè)非球面(10)的多條母線的輪廓值;最后,由多條母線輪廓擬合出被測(cè)非球面(10)的整體面形輪廓,實(shí)現(xiàn)被測(cè)非球面(10)輪廓的高精度檢測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑非球面輪廓高精度檢測(cè)方法,其特征在于:實(shí)現(xiàn)被測(cè)非球面(10)輪廓的高精度測(cè)試的特征包括以下步驟:
步驟一:驅(qū)動(dòng)精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),利用傳感測(cè)量系統(tǒng)(5)對(duì)精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)的工作表面輪廓進(jìn)行測(cè)量,得到精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)的位姿參數(shù),依據(jù)該位姿參數(shù)驅(qū)動(dòng)氣浮工作臺(tái)調(diào)整系統(tǒng)(11)使精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)的工作臺(tái)面無(wú)傾斜;
步驟二:將被測(cè)非球面(10)置于精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)上,計(jì)算機(jī)(12)通過(guò)測(cè)量控制系統(tǒng)(7)驅(qū)動(dòng)精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),由固定在和精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)的軸套(8)相連的垂直測(cè)量臂(13)上的徑向傳感系統(tǒng)(14)對(duì)被測(cè)非球面(10)的徑向輪廓進(jìn)行檢測(cè),依據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整被測(cè)非球面(10)位置使其與精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)同軸放置;
步驟三:精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)沿被測(cè)非球面(10)的母線方向(15)作一維掃描運(yùn)動(dòng),同時(shí)帶動(dòng)傳感測(cè)量系統(tǒng)(5)沿被測(cè)非球面(10)母線方向(15)進(jìn)行一維輪廓掃描測(cè)量,測(cè)得被測(cè)非球面(10)在此母線方向(15)上的輪廓信息;精密直線氣浮導(dǎo)軌(2)在一維直線掃描運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,其直線運(yùn)動(dòng)誤差由導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)誤差激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(4)監(jiān)測(cè)、補(bǔ)償;
步驟四:計(jì)算機(jī)(12)依據(jù)規(guī)劃的掃描路徑控制精密氣浮回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,重復(fù)步驟三,再次測(cè)量得到被測(cè)非球面(10)一條母線的輪廓信息;
步驟五:重復(fù)測(cè)量步驟三和步驟四,直至完成被測(cè)非球面(10)的整體輪廓掃描,由多條母線輪廓擬合出被測(cè)非球面(10)的整體面形輪廓,實(shí)現(xiàn)被測(cè)非球面(10)的高精度輪廓測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑非球面輪廓檢測(cè)裝置,其特征還在于:傳感測(cè)量系統(tǒng)(5)包括非接觸式傳感測(cè)量系統(tǒng)或者接觸式傳感測(cè)量系統(tǒng)。