本發(fā)明涉及平面鏡加工與檢測(cè)坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)方法，特別是涉及一種大口徑平面反射鏡加工與檢測(cè)坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，大口徑平面反射鏡越來越多的應(yīng)用于大口徑光學(xué)系統(tǒng)中，如空間望遠(yuǎn)鏡、車載光學(xué)系統(tǒng)、遙感衛(wèi)星等。大口徑平面反射鏡的制造是通過加工與檢測(cè)迭代收斂最終完成的，即是加工一輪再檢測(cè)一輪、再加工再檢測(cè)、反復(fù)迭代對(duì)比加工和檢測(cè)數(shù)據(jù)直至反射鏡檢測(cè)結(jié)果符合驗(yàn)收指標(biāo)。其加工由數(shù)控機(jī)床完成，檢測(cè)則是根據(jù)大口徑平面反射鏡鏡面精度的不同而使用不同的檢測(cè)儀器，例如三坐標(biāo)測(cè)量儀等。但由于反復(fù)迭代對(duì)比耗費(fèi)時(shí)間，致使生產(chǎn)率低下，同時(shí)引入人為的不確定因素，難于保障產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有大口徑平面反射鏡的制造是通過加工與檢測(cè)迭代收斂來最終完成的缺點(diǎn)，提供一種大口徑平面反射鏡加工與檢測(cè)坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)方法，包括如下步驟，

靶標(biāo)設(shè)置步驟：在大口徑平面反射鏡鏡面粘貼i個(gè)靶標(biāo)，i為不為0的自然數(shù)；

測(cè)量各靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置坐標(biāo)步驟：利用檢測(cè)儀器在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量各靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置坐標(biāo)，同時(shí)對(duì)平面反射鏡進(jìn)行面形檢測(cè)；

測(cè)量各靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的加工位置坐標(biāo)步驟：將大口徑平面反射鏡移至加工設(shè)備，利用加工測(cè)頭在加工坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量各靶標(biāo)在加工設(shè)備上的位置坐標(biāo)；

求解加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系變換關(guān)系步驟，包括：

檢測(cè)位置坐標(biāo)換算步驟：靶標(biāo)在加工坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果與其在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果的關(guān)系用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行數(shù)學(xué)換算，經(jīng)過此換算關(guān)系可以得出靶標(biāo)在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)的檢測(cè)位置坐標(biāo)經(jīng)過齊次坐標(biāo)變換后在加工坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)結(jié)果；擬合步驟：用數(shù)學(xué)方法擬合，求得加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，從而將面形檢測(cè)結(jié)果換算到加工設(shè)備相應(yīng)的加工坐標(biāo)系內(nèi)；

加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)步驟：完成加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系的對(duì)準(zhǔn)，對(duì)平面反射鏡完成后續(xù)精確加工。

具體地，所述靶標(biāo)設(shè)置步驟中靶標(biāo)設(shè)置原則為：所述靶標(biāo)設(shè)置在平面反射鏡的鏡面上，設(shè)置個(gè)數(shù)根據(jù)所要檢測(cè)的參數(shù)個(gè)數(shù)而定。

具體地，所述測(cè)量各靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置坐標(biāo)步驟中，

檢測(cè)儀器為三坐標(biāo)測(cè)量儀，所述靶標(biāo)設(shè)置個(gè)數(shù)i為3個(gè)，在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)用檢測(cè)測(cè)頭測(cè)量各靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置坐標(biāo)，各靶標(biāo)測(cè)量結(jié)果記為(x_i，y_i)，i＝1，2，3，其中i為靶標(biāo)編號(hào)；

所述測(cè)量各靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的加工位置坐標(biāo)步驟中，

將大口徑平面反射鏡移至加工設(shè)備，利用加工測(cè)頭在加工坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量各靶標(biāo)在加工設(shè)備上的位置坐標(biāo)，測(cè)量結(jié)果記為(X_i，Y_i)，i＝1，2，3，其中i為靶標(biāo)編號(hào)；

所述求解加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系變換關(guān)系步驟的檢測(cè)位置坐標(biāo)換算步驟中，

靶標(biāo)在加工坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果與其在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果關(guān)系滿足其中(t_x，t_y)為加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系間的相對(duì)平移，θ為二者相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度，s為二者基準(zhǔn)長度間的相對(duì)放大倍率，經(jīng)過此換算關(guān)系可以得到其中(X′_i，Y′_i)為靶標(biāo)在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)的檢測(cè)位置坐標(biāo)(x_i，y_i)經(jīng)過齊次坐標(biāo)變換后在加工坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)結(jié)果；

所述求解加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系變換關(guān)系步驟的擬合步驟中，

所用數(shù)學(xué)方法為最小二乘法擬合求得加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，從而將檢測(cè)結(jié)果換算到加工設(shè)備相應(yīng)的加工坐標(biāo)系內(nèi)，進(jìn)行加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)后對(duì)平面反射鏡完成后續(xù)精確加工。

優(yōu)選地，所述靶標(biāo)為圓形。

本發(fā)明的一種大口徑平面反射鏡加工與檢測(cè)坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)方法，克服了現(xiàn)有大口徑平面反射鏡是通過加工與檢測(cè)迭代收斂來最終完成制造的缺點(diǎn)，在大口徑平面反射鏡鏡面粘貼i個(gè)靶標(biāo)，利用檢測(cè)儀器在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)用檢測(cè)測(cè)頭測(cè)量各靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置坐標(biāo)，將大口徑平面反射鏡移至加工設(shè)備，利用加工測(cè)頭在加工坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量各靶標(biāo)在加工設(shè)備上的位置坐標(biāo)，對(duì)靶標(biāo)在加工坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果與其在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果的關(guān)系用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行數(shù)學(xué)換算，經(jīng)過此換算關(guān)系可以得出經(jīng)過變換后的坐標(biāo)結(jié)果，用數(shù)學(xué)方法擬合，求得加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系(即加工設(shè)備坐標(biāo)系與檢測(cè)儀器坐標(biāo)系)之間的變換關(guān)系，從而將面形檢測(cè)結(jié)果換算到加工設(shè)備相應(yīng)的加工坐標(biāo)系內(nèi)，即是進(jìn)行加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)后對(duì)平面反射鏡完成后續(xù)精確加工。避免了反復(fù)迭代對(duì)比，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)保障了產(chǎn)品質(zhì)量。

附圖說明

圖1為大口徑平面反射鏡粘貼靶標(biāo)位置示意圖；

圖2為檢測(cè)儀器測(cè)量靶標(biāo)位置示意圖；

圖3為加工設(shè)備測(cè)量靶標(biāo)位置示意圖；

圖4為本發(fā)明方法步驟流程圖。

其中，1-第一靶標(biāo)，2-第二靶標(biāo)，3-第三靶標(biāo)，4-大口徑平面反射鏡，5-檢測(cè)儀器(三坐標(biāo)測(cè)量儀)，51-檢測(cè)測(cè)頭，6-加工設(shè)備，61-加工測(cè)頭。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

一種大口徑平面反射鏡加工與檢測(cè)坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)方法，如圖4，為本發(fā)明方法步驟流程圖，包括如下步驟，

靶標(biāo)設(shè)置步驟：如圖1，在大口徑平面反射鏡4的鏡面上粘貼3個(gè)靶標(biāo)，第一靶標(biāo)1，第二靶標(biāo)2，第三靶標(biāo)3，各靶標(biāo)均為圓形，利用該圓形靶標(biāo)可以更精確的測(cè)量出其在加工坐標(biāo)系(即加工設(shè)備坐標(biāo)系)與檢測(cè)坐標(biāo)系(即檢測(cè)儀器坐標(biāo)系)中的位置坐標(biāo)；

測(cè)量各靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置坐標(biāo)步驟：如圖2，檢測(cè)儀器5為三坐標(biāo)測(cè)量儀，靶標(biāo)設(shè)置個(gè)數(shù)為3個(gè)，在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)用檢測(cè)測(cè)頭51測(cè)量各靶標(biāo)第一靶標(biāo)1、第二靶標(biāo)2和第三靶標(biāo)3對(duì)應(yīng)的檢測(cè)位置坐標(biāo)，各靶標(biāo)測(cè)量結(jié)果記為(x_i，y_i)，i＝1，2，3，其中i為靶標(biāo)編號(hào)，本實(shí)施例中，如圖2，紙面為檢測(cè)坐標(biāo)系的oxy平面，過o點(diǎn)垂直于紙面并朝向紙面的方向?yàn)閛z軸的正向，o點(diǎn)為檢測(cè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)；同時(shí)對(duì)平面反射鏡進(jìn)行面形檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果記為TEST。

測(cè)量各靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的加工位置坐標(biāo)步驟：如圖3，將大口徑平面反射鏡4移至加工設(shè)備6，本實(shí)施例中加工設(shè)備為加工機(jī)床，利用加工測(cè)頭61在加工坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量各靶標(biāo)在加工設(shè)備6上的位置坐標(biāo)，各靶標(biāo)測(cè)量結(jié)果記為(X_i，Y_i)，i＝1，2，3，其中i為靶標(biāo)編號(hào)，本實(shí)施例中，如圖3，紙面為加工坐標(biāo)系的oxy平面，過o點(diǎn)垂直于紙面并朝向紙面的方向?yàn)閛z軸的正向，o點(diǎn)為加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)；

求解加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系變換關(guān)系步驟中的檢測(cè)位置坐標(biāo)換算步驟中，

靶標(biāo)在加工坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果與其在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果關(guān)系滿足其中(t_x，t_y)為加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系間的相對(duì)平移，θ為二者相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度，s為二者基準(zhǔn)長度間的相對(duì)放大倍率，經(jīng)過此換算關(guān)系可以得到其中(X′_i，Y_i′)為靶標(biāo)在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)的檢測(cè)位置坐標(biāo)(x_i，y_i)經(jīng)過齊次坐標(biāo)變換后在加工坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)結(jié)果；二者基準(zhǔn)長度間的相對(duì)放大倍率s可由兩個(gè)靶標(biāo)在加工機(jī)床的加工坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果與其在三坐標(biāo)測(cè)量儀的檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量結(jié)果的比值得到；

求解加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系變換關(guān)系步驟中的擬合步驟中，

所用數(shù)學(xué)方法為最小二乘法擬合求得加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，即求得(t_x，t_y)及θ，從而將檢測(cè)結(jié)果換算到加工設(shè)備相應(yīng)的加工坐標(biāo)系內(nèi)，進(jìn)行加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)后對(duì)平面反射鏡完成后續(xù)精確加工。

即是通過對(duì)比檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)靶標(biāo)間的距離和加工坐標(biāo)系內(nèi)靶標(biāo)間的距離找到檢測(cè)坐標(biāo)系與加工坐標(biāo)系基準(zhǔn)長度間的相對(duì)放大倍率s的，通過最小二乘擬合找到加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系間的相對(duì)平移，及二者相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度，以完成后續(xù)將檢測(cè)結(jié)果變換到加工坐標(biāo)系內(nèi)的運(yùn)算。

本實(shí)施例的在大口徑平面反射鏡實(shí)際制造中，平面反射鏡在三坐標(biāo)檢測(cè)儀的檢測(cè)坐標(biāo)系上的檢測(cè)結(jié)果為(x_i，y_i)，在加工機(jī)床的加工坐標(biāo)系上的檢測(cè)結(jié)果為(X_i，Y_i)，如表1所示：

表1 靶標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)計(jì)算，檢測(cè)坐標(biāo)系和加工坐標(biāo)系相對(duì)平移量為t_x＝93.32mm，t_y＝62.39mm；繞z軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度為θ＝0.9817弧度，s＝1.0117，據(jù)此完成加工坐標(biāo)系與檢測(cè)坐標(biāo)系的對(duì)準(zhǔn)，即是根據(jù)上述坐標(biāo)變換關(guān)系，對(duì)檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)的面形檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)變換，而后，即可將面形檢測(cè)結(jié)果從檢測(cè)坐標(biāo)系變換到加工坐標(biāo)系內(nèi)；即：Process＝T·TEST，其中TEST為平面反射鏡在檢測(cè)坐標(biāo)系內(nèi)的面形檢測(cè)結(jié)果，Process為面形檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換到加工機(jī)床坐標(biāo)系內(nèi)的結(jié)果，根據(jù)上述結(jié)果即可對(duì)平面反射鏡完成后續(xù)精度加工。