光學(xué)自由曲面原位測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著國防、航空航天等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，光學(xué)自由曲面作為其核心關(guān)鍵零件，越來越受到重視，各種應(yīng)用需求對其面形精度也提出越來越高的要求。原位測量可以避免重復(fù)裝卡引入的誤差，是提高光學(xué)自由曲面面形精度的重要手段，對于提高加工效率、實(shí)現(xiàn)加工過程自動化具有重要意義。然而由于面形復(fù)雜性，光學(xué)自由曲面原位測量一直是超精密加工領(lǐng)域的難題。本文設(shè)計(jì)開發(fā)了一套基于超精密機(jī)床的光學(xué)自由曲面原位測量系統(tǒng)，其測頭由氣浮導(dǎo)軌和激光干涉儀組成，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床坐標(biāo)和工件表面

2、測量數(shù)據(jù)的實(shí)時同步采集，可以快速精確地獲取測量數(shù)據(jù)。
　　 本文核心內(nèi)容主要包括兩部分，第一部分是原位測量系統(tǒng)的研制，第二部分是測量路徑算法和數(shù)據(jù)采集軟件的研究。論文的主要改進(jìn)及創(chuàng)新如下：
　　 (1)研制了可利用氣壓調(diào)節(jié)測量力的新型氣浮測頭，實(shí)現(xiàn)了80mgf的微小測量力，并能夠使測量力保持一恒定值，解決了接觸測量中測量力易隨測量位置變化而變化的難題；
　　 (2)提出了與加工路徑相同的螺旋測量路徑，避免了曲面重

3、建，減少了補(bǔ)償加工的工作量，并對測頭半徑補(bǔ)償問題進(jìn)行了深入研究；
　　 (3)開發(fā)了數(shù)據(jù)采集專用軟件，實(shí)現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)與坐標(biāo)數(shù)據(jù)的同步輸出，解決了非回轉(zhuǎn)自由曲面測量的難題：
　　 (4)完成了整個自由曲面原位測量系統(tǒng)的研制，本系統(tǒng)體積較小，安裝靈活方便。
　　 研制的自由曲面原位測量系統(tǒng)量程3.5mm，測量精度可達(dá)亞微米級，可實(shí)現(xiàn)非回轉(zhuǎn)自由曲面的測量，具有輸出線性、測量力恒定、漂移小等優(yōu)點(diǎn)。本文利用該系統(tǒng)進(jìn)行了雙正