專利名稱：一種子孔徑拼接干涉儀系統(tǒng)及測(cè)量光學(xué)鏡片面形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種用子孔徑拼接測(cè)量光學(xué)面形的機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
高精度干涉儀表面測(cè)量變得越來越重要，不但在傳統(tǒng)的光學(xué)制造領(lǐng)域，而且在像光盤面或者半導(dǎo)體晶體面這樣的新領(lǐng)域。PV值在亞納米范圍的檢測(cè)精度要求越來越多。在高精度移相干涉儀中，主要測(cè)量參考面和待測(cè)面的相位差，測(cè)量結(jié)果既有待測(cè)面的面形誤差，又有參考面的誤差。移相干涉測(cè)量法的測(cè)量重復(fù)性精度非常高，但是測(cè)量的精度受限于參考面的精度。如果參考面的誤差可以移除，整個(gè)干涉儀的測(cè)量精度就可以有較大提高。絕對(duì)測(cè)量方法就是在這種背景下提出的，通過在移相干渉法的基礎(chǔ)上增加一定的操作，來移除參考面的誤差，從而達(dá)到提高測(cè)量精度的目的。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大口徑光學(xué)系統(tǒng)在天文光學(xué)、空間光學(xué)、空間目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別、慣性約束聚變(ICF)等高技術(shù)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，因此大口徑光學(xué)元件的制造需要與之精度相適應(yīng)的檢測(cè)方法和儀器。目前大口徑光學(xué)元件的表面加工質(zhì)量一般是使用大口徑的移相干涉儀，這就要求要有一塊與被測(cè)元件尺寸相同或者更大的標(biāo)準(zhǔn)面形，而這樣ー個(gè)高精度的標(biāo)準(zhǔn)表面，不僅加工難度極大，而且制造周期長(zhǎng)，制造成本高，這些都無形地増加了檢測(cè)的成本和難度。為了尋求ー種低成本的檢測(cè)手段，國(guó)外在20世紀(jì)80年代開展了子孔徑拼接這一方案的研究，即使用小口徑、高精度、高分辨率的干渉儀通過相關(guān)拼接技術(shù)來復(fù)原大口徑光學(xué)元件的波前相位數(shù)據(jù)，這是一項(xiàng)新的高精度、大孔徑面形檢測(cè)手段，它既保留了干涉測(cè)量的高精度，又免去了使用與全孔徑尺寸相同的標(biāo)準(zhǔn)波面，從而大大降低了成本，同時(shí)還可以獲得大孔徑干涉儀所截去的波面高頻信息。2003年美國(guó)QED技術(shù)公司研制成功了 SSI自動(dòng)拼接干涉儀，能夠高精度檢測(cè)口徑200mm以內(nèi)的平面、球面、適當(dāng)偏離度的非球面。其拼接算法在繼承了早期算法的優(yōu)點(diǎn)外，還補(bǔ)償了通常算法所校正的相對(duì)調(diào)整誤差之外的系統(tǒng)誤差，進(jìn)ー步提高了拼接精度。國(guó)內(nèi)，子孔徑測(cè)試技術(shù)的研究開始于上世紀(jì)90年代初，主要用于大口徑平面光學(xué)元件檢測(cè)。南京理工大學(xué)把子孔徑測(cè)試技術(shù)應(yīng)用到相移平面干涉儀中，將測(cè)試口徑范圍從250mm 擴(kuò)展到 500mm。90年代中后期，浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室用子孔徑測(cè)試技術(shù)檢驗(yàn)了某資源衛(wèi)星的RC光學(xué)系統(tǒng)，并提出了拼接目標(biāo)函數(shù)分析法，在減少子孔徑間兩兩拼接造成誤差累積和傳遞方面具有積極的意義。振動(dòng)對(duì)精密光機(jī)系統(tǒng)有較大影響多種旋轉(zhuǎn)及往復(fù)運(yùn)動(dòng)設(shè)備在工作狀態(tài)下均會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這些振動(dòng)會(huì)對(duì)精密光機(jī)系統(tǒng)造成多種不利影響1.振動(dòng)會(huì)降低精密儀器的精度，2.數(shù)據(jù)采集重復(fù)性差，3.影響光機(jī)設(shè)備的使用壽命，4.對(duì)有些靈敏的繼電器，振動(dòng)甚至?xí)鹌湔`操作，從而導(dǎo)致事故。移相干渉儀對(duì)環(huán)境中的振動(dòng)噪聲敏感，因?yàn)檎駝?dòng)噪聲將使得兩相干光的光程差隨機(jī)變化，探測(cè)器獲得的干涉條紋出現(xiàn)抖動(dòng)，變得模糊，條紋的對(duì)比度降低，產(chǎn)生頻率為干涉條紋2倍空間頻率的波紋誤差。環(huán)境中的振動(dòng)噪聲主要有通過地表傳播的機(jī)械振動(dòng)和空氣流動(dòng)，振動(dòng)的特征復(fù)雜，振動(dòng)的頻率從幾赫茲到幾千赫茲，振動(dòng)幅度也各不相同?？諝饬鲃?dòng)會(huì)使局部區(qū)域內(nèi)空氣密度不均勻，改變測(cè)量波的波前，帶來誤差。為減小空氣流動(dòng)引起的誤差，要求干涉儀放在密閉恒溫室空間內(nèi)，在儀器進(jìn)行高精度測(cè)量前，需要等待一段時(shí)間，以使內(nèi)部的溫度平衡和氣流平衡，以減小因溫差和人活動(dòng)帶來的氣流運(yùn)動(dòng)。測(cè)試時(shí)室內(nèi)人員不易過多，且不能走動(dòng)，最好是人員事先對(duì)干涉儀進(jìn)行設(shè)置然后離開實(shí)驗(yàn)室，讓干涉儀穩(wěn)定后自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)槿说暮粑腕w溫都會(huì)帶來空氣流動(dòng)。為減小機(jī)械振動(dòng)帶來的誤差，要求將干涉儀放在混凝土澆注的地基上，并使用有防震墊的工作臺(tái)(光學(xué)平臺(tái)、大理石平臺(tái)、氣浮墊)，這樣會(huì)大大衰減大幅的震動(dòng)。為減小小幅振動(dòng)的影響，研究人員進(jìn)行大量的研究。Pablo D. Rui等人對(duì)光學(xué)平臺(tái)上的振動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究指出，振動(dòng)的幅度與振動(dòng)頻率成反比，振動(dòng)的能量主要集中在100赫茲以下。1996年P(guān). de Groot用簡(jiǎn)諧振動(dòng)作為噪聲模型，對(duì)軸向振動(dòng)噪聲的影響進(jìn)行傅里葉分析，并對(duì)振動(dòng)噪聲的影響進(jìn)行數(shù)值模擬，得到誤 差RMS與振動(dòng)頻率關(guān)系。高精度測(cè)量過程中，振動(dòng)，溫度，氣流波動(dòng)，濕度等環(huán)境因素會(huì)影響測(cè)量的重復(fù)性和測(cè)量精度。氣浮導(dǎo)軌定位精度高，但是氣浮導(dǎo)軌有氣膜波動(dòng)，在垂直于待測(cè)鏡方向會(huì)有振動(dòng)，振動(dòng)頻率在IOOHz以內(nèi)，對(duì)激光干涉儀的移相精度有較大影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種帶有隔振效果的子孔徑拼接干涉儀系統(tǒng)及測(cè)量光學(xué)鏡片面形的方法，以實(shí)現(xiàn)在檢測(cè)過程中隔離振動(dòng)，減少氣流和溫度波動(dòng)，同時(shí)在子孔徑拼接過程中進(jìn)行絕對(duì)測(cè)量。為達(dá)成所述目的，本發(fā)明提供一種子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，包括地面隔振單元、隔斷層、填充物、第一主動(dòng)隔振単元、平臺(tái)、氣浮導(dǎo)軌、第一平臺(tái)、第二主動(dòng)隔振単元、第二平臺(tái)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)、待測(cè)光學(xué)鏡片、激光干涉儀、衍架，透明罩，其中在地面隔振單元的坑內(nèi)安置隔斷層，隔斷層，用干與周圍地下物質(zhì)隔斷；在隔斷層內(nèi)放置有填充物，填充物，用于減少地面振動(dòng)的傳導(dǎo)；在地面隔振單元、隔斷層、填充物上面放置第一主動(dòng)隔振単元，第一主動(dòng)隔振單元，用于將地面振動(dòng)隔離；在第一主動(dòng)隔振單元上放置平臺(tái)；在平臺(tái)的承載臺(tái)面上放置氣浮導(dǎo)軌；在氣浮導(dǎo)軌上方放置第一平臺(tái)；在第一平臺(tái)上方放置第二主動(dòng)隔振単元，第二主動(dòng)隔振単元，用于隔離氣浮導(dǎo)軌產(chǎn)生的氣膜波動(dòng)；在第二主動(dòng)隔振單元上面放置第二平臺(tái)；第二平臺(tái)上方放置移動(dòng)機(jī)構(gòu)，第二平臺(tái)，用于承載移動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)第二平臺(tái)的兩側(cè)有配重，用于降低承載重心；在移動(dòng)機(jī)構(gòu)上方放置轉(zhuǎn)臺(tái)；轉(zhuǎn)臺(tái)上方放置待測(cè)光學(xué)鏡片，轉(zhuǎn)臺(tái)，控制待測(cè)光學(xué)鏡片的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于對(duì)待測(cè)光學(xué)鏡片做絕對(duì)測(cè)量標(biāo)定，把激光干渉儀參考面的誤差測(cè)量出來；移動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制待測(cè)光學(xué)鏡片移動(dòng)，用于調(diào)整待測(cè)光學(xué)鏡片在X，I方向傾斜，用于調(diào)整待測(cè)光學(xué)鏡片在X，1，Z方向位移參數(shù)；氣浮導(dǎo)軌，用于控制氣浮導(dǎo)軌上的第一平臺(tái)、第二主動(dòng)隔振單元、第二平臺(tái)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)、待測(cè)光學(xué)鏡片進(jìn)行ニ維運(yùn)動(dòng)；激光干涉儀位于待測(cè)光學(xué)鏡片的上方，用于測(cè)量待測(cè)光學(xué)鏡片的待測(cè)平面的面形，激光干涉儀含有參考平面；衍架，用于固定激光干涉儀，并且衍架固定在平臺(tái)上；透明罩，其固定在平臺(tái)上；透明罩內(nèi)部放置氣浮導(dǎo)軌、第一平臺(tái)、第二主動(dòng)隔振單元、第二平臺(tái)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)、待測(cè)光學(xué)鏡片、激光干渉儀和衍架，用于使測(cè)量環(huán)境與周圍空氣隔離。為達(dá)成所述目的，本發(fā)明提供ー種使用子孔徑拼接干涉儀測(cè)量光學(xué)鏡片面形的方 法，所述測(cè)量光學(xué)鏡片面形步驟如下第一歩調(diào)整第一主動(dòng)隔振単元和第二主動(dòng)隔振単元，通過振動(dòng)測(cè)量器件觀測(cè)振動(dòng)振幅穩(wěn)定后即開始下面步驟；第二步調(diào)整移動(dòng)機(jī)構(gòu)，消除待測(cè)光學(xué)鏡片相對(duì)于激光干涉儀的參考平面的傾斜和位移誤差，同時(shí)使激光干渉儀參考平面中心和待測(cè)光學(xué)鏡片中心對(duì)準(zhǔn)；第三步將待測(cè)光學(xué)鏡片固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中，將待測(cè)光學(xué)鏡片的待測(cè)平面劃分為η個(gè)子孔徑，子孔徑的大小與激光干涉儀的通光口徑一致；首先待測(cè)平面對(duì)準(zhǔn)激光干涉儀中心，此時(shí)中心點(diǎn)坐標(biāo)定為(0，0)，定義此時(shí)為第一子孔徑，控制激光干涉儀測(cè)量，測(cè)出此時(shí)的第一子孔徑的面形信息為B1, B1表示待測(cè)光學(xué)鏡片在中心位置第一子孔徑時(shí)的面形信息；第四步使轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)待測(cè)光學(xué)鏡片，利用奇偶函數(shù)法、角度剪切法或者角度等分旋轉(zhuǎn)絕對(duì)測(cè)量算法對(duì)待測(cè)光學(xué)鏡片進(jìn)行絕對(duì)標(biāo)定；將待測(cè)光學(xué)鏡片的面形和激光干渉儀的參考面的面形分離，從而求出待測(cè)光學(xué)鏡片的待測(cè)平面的對(duì)應(yīng)子孔徑面形信息B/和激光干涉儀的參考面的面形信息A ;第五步控制氣浮導(dǎo)軌的第一層導(dǎo)軌沿X負(fù)方向移動(dòng)距離r，移動(dòng)距離r為激光干涉儀的參考平面的半徑長(zhǎng)度，這時(shí)子孔徑圓心位置由(0，0)變?yōu)?r，O)，此時(shí)激光干涉儀的中心對(duì)準(zhǔn)待測(cè)光學(xué)鏡片的待測(cè)平面的第二子孔徑圓心位置(r，0)，測(cè)出此時(shí)的第二子孔徑的面形信息為B2，B2表示待測(cè)光學(xué)鏡片在第二子孔徑時(shí)的面形信息，繼續(xù)控制氣浮導(dǎo)軌移動(dòng)，第一層導(dǎo)軌控制第二層導(dǎo)軌在X方向移動(dòng)，第二層導(dǎo)軌控制第一平臺(tái)在I方向移動(dòng)，測(cè)量剩余的子孔徑B3, B4,...，Bn;第六步根據(jù)η個(gè)子孔徑的測(cè)量結(jié)果B1, Β^··Βη，同時(shí)將測(cè)量結(jié)果減去激光干涉儀的參考面的面形信息，得到去除參考面形后的子孔徑面形B1’，Β2’…Βη’，最后對(duì)去除參考面形后的子孔徑面形B/，Β2’…Βη’求和獲得待測(cè)光學(xué)鏡片的全孔徑面形信息B = Β/+Β2’+···Βη，。本發(fā)明的有益效果提供一種帶有隔振效果的子孔徑拼接干涉儀機(jī)構(gòu)是通過多層隔振處理，可以隔離地面振動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響，通過加上玻璃罩，在測(cè)量空間中充氮?dú)?，減少氣流和溫度波動(dòng)，通過在氣浮導(dǎo)軌上方加主動(dòng)隔振単元，減少氣膜波動(dòng)對(duì)移相的影響。同時(shí)，機(jī)構(gòu)可以做ニ維平移和旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，可以在拼接過程中實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測(cè)量。


圖I為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為距離主要交通干道較近時(shí)，街道交通車輛的震動(dòng)情況；圖3為隔振地基(地面隔振單元)隔振效果圖；圖4為振動(dòng)誤差與振動(dòng)頻率的關(guān)系圖；圖5為本發(fā)明裝置中氣浮導(dǎo)軌的示意圖；·
圖6a為本發(fā)明中子孔徑相對(duì)待測(cè)光學(xué)鏡片的移動(dòng)軌跡；圖6b為本發(fā)明中第一個(gè)子孔徑圖形和第二個(gè)子孔徑圖形；圖7為本發(fā)明使用子孔徑拼接檢測(cè)的待測(cè)平面；圖8為本發(fā)明光學(xué)面形的檢測(cè)方法過程流程具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步詳細(xì)說明。如圖I表示本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由地面隔振單元I、隔斷層2、填充物3、第一主動(dòng)隔振単元4、平臺(tái)5、氣浮導(dǎo)軌6、第一平臺(tái)7、第二主動(dòng)隔振単元8、第二平臺(tái)9、移動(dòng)機(jī)構(gòu)10、轉(zhuǎn)臺(tái)11、待測(cè)光學(xué)鏡片12、激光干涉儀13、衍架14、透明罩15組成。其中在地面隔振單元I的坑內(nèi)安置隔斷層2，隔斷層2，用干與周圍地下物質(zhì)隔斷；在隔斷層2內(nèi)放置有填充物3，填充物3，用于減少地面振動(dòng)的傳導(dǎo)；在地面隔振單元I、隔斷層2、填充物3的上面放置第一主動(dòng)隔振単元4，第一主動(dòng)隔振單元4，用于將地面振動(dòng)隔離；在第一主動(dòng)隔振單元4上放置平臺(tái)5 ；在平臺(tái)5的承載臺(tái)面上放置氣浮導(dǎo)軌6 ；在氣浮導(dǎo)軌6上方放置第一平臺(tái)7 ；在第一平臺(tái)7上方放置第二主動(dòng)隔振単元8，第二主動(dòng)隔振単元8，用于隔離氣浮導(dǎo)軌6產(chǎn)生的氣膜波動(dòng)；在第二主動(dòng)隔振單元8上面放置第二平臺(tái)9 ；第二平臺(tái)9上方放置移動(dòng)機(jī)構(gòu)10，第二平臺(tái)9，承載移動(dòng)機(jī)構(gòu)10，同時(shí)第二平臺(tái)9的兩側(cè)有配重，用于降低承載重心；由于第二平臺(tái)9放置在第二主動(dòng)隔振單元8上方，如果第二平臺(tái)9的中心不能降低到臺(tái)面以下，第二主動(dòng)隔振単元8在隔振過程中會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，導(dǎo)致隔振失敗。因此，第二平臺(tái)需配重，用于降低重心。在移動(dòng)機(jī)構(gòu)10上方放置轉(zhuǎn)臺(tái)11 ;轉(zhuǎn)臺(tái)11上方放置待測(cè)光學(xué)鏡片12，轉(zhuǎn)臺(tái)11，用于控制待測(cè)光學(xué)鏡片12的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于對(duì)待測(cè)光學(xué)鏡片12做絕對(duì)測(cè)量標(biāo)定，把激光干涉儀13參考面的誤差測(cè)量出來；移動(dòng)機(jī)構(gòu)10，控制待測(cè)光學(xué)鏡片12移動(dòng)，用于調(diào)整待測(cè)光學(xué)鏡片12在X，y方向傾斜，用于調(diào)整待測(cè)光學(xué)鏡片12在X，y，z方向位移參數(shù)；氣浮導(dǎo)軌6，用于控制氣浮導(dǎo)軌6上的第一平臺(tái)7、第二主動(dòng)隔振単元8、第二平臺(tái)9、移動(dòng)機(jī)構(gòu)10、轉(zhuǎn)臺(tái)11、待測(cè)光學(xué)鏡片12進(jìn)行ニ維運(yùn)動(dòng)；激光干涉儀13位于待測(cè)光學(xué)鏡片12的上方，用于測(cè)量待測(cè)光學(xué)鏡片12的待測(cè)平面的面形，激光干涉儀13含有參考平面；衍架14，用于固定激光干涉儀13，并且衍架固定在平臺(tái)5上；透明罩15，其固定在平臺(tái)5上；透明罩內(nèi)部放置氣浮導(dǎo)軌6、第一平臺(tái)7、第二主動(dòng)隔振單元8、第二平臺(tái)9、移動(dòng)機(jī)構(gòu)10、轉(zhuǎn)臺(tái)11、待測(cè)光學(xué)鏡片12、激光干涉儀13和衍架14，用于使測(cè)量環(huán)境與周圍空氣隔離。隔振技術(shù)分為主動(dòng)隔振技術(shù)與被動(dòng)隔振技術(shù)。主動(dòng)隔振技木對(duì)于本身是振源的設(shè)備，為了減小設(shè)備對(duì)周圍的影響，使用隔振器將設(shè)備與基礎(chǔ)隔尚開來，減小設(shè)備傳導(dǎo)基礎(chǔ)的カ，稱為主動(dòng)隔振。
被動(dòng)隔振技木對(duì)于允許振動(dòng)很小的防振的設(shè)備，為了減小周圍振源對(duì)設(shè)備的影響，使用隔振器將設(shè)備與基礎(chǔ)隔離開來，減小基礎(chǔ)傳到設(shè)備的振動(dòng)，稱為被動(dòng)隔振。被動(dòng)隔振也分為兩種形式ー種是主動(dòng)式、ー種是被動(dòng)式；兩者具有相同的隔振原理，都是需要隔振系統(tǒng)，使大部分振動(dòng)為隔振系統(tǒng)所吸收，減輕振源對(duì)隔振對(duì)象的作用。主動(dòng)式被動(dòng)隔振也成伺服式，根據(jù)自適應(yīng)控制原理，把系統(tǒng)對(duì)激振的響應(yīng)反饋到控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)及時(shí)改變隔振裝置的特性，進(jìn)ー步提高隔振效果，隔振的效果取決于伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；優(yōu)點(diǎn)是及時(shí)響應(yīng)減小振動(dòng)，對(duì)任意頻段的振動(dòng)抑制效果都好，防共振性能高，應(yīng)變性極強(qiáng)。被動(dòng)式被動(dòng)隔振是依靠隔振器自身結(jié)構(gòu)特性降低振動(dòng)能量，隔振的效果取決于隔振器的設(shè)計(jì)；優(yōu)點(diǎn)是能有效隔離振動(dòng)，對(duì)中高頻段的振動(dòng)抑制最好。被動(dòng)隔振技術(shù)原理
_] ΓΓ
|[i-(/；/,)2J+4^2(/ y0)2其中Ta表示傳遞率，ξ表示系統(tǒng)阻尼，f表示環(huán)境頻率,f(!表示固有頻率。如圖2所示，為振動(dòng)傳遞率曲線。根據(jù)振動(dòng)傳遞率公式可看出隔尚振動(dòng)主要是必須使環(huán)境振動(dòng)的頻率與隔振系統(tǒng)的固有頻率之比大于。當(dāng)f/も=I時(shí)，振動(dòng)傳遞率為最大，力傳遞有放大現(xiàn)象，此時(shí)整個(gè)隔振系統(tǒng)處于危險(xiǎn)的共振狀態(tài)；當(dāng)///0=^時(shí)，傳遞率Ta= 1，此時(shí)隔振系統(tǒng)無隔振效果，傳遞カ也不放大；當(dāng)/// >ム時(shí)，傳遞率Ta < 1，產(chǎn)生隔振效果。在光學(xué)精密測(cè)量時(shí)，通常取 8-10。由于實(shí)驗(yàn)室周圍存在機(jī)動(dòng)車，人流，設(shè)備等振動(dòng)源，需要采用地面振動(dòng)隔離單元隔離地面振動(dòng)。圖2為附近距離主要交通要道時(shí)街道交通車輛震動(dòng)情況。圖中看出，車輛振動(dòng)頻率接近干涉儀的敏感頻率(I-IOOHz)，對(duì)干涉儀測(cè)量有較大影響，因此需要采用地面隔振單元I來隔離振動(dòng)。系統(tǒng)固有頻率系統(tǒng)作受迫振動(dòng)時(shí)，激振力頻率有任何微小改變均會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)下降的現(xiàn)象。即激振カ頻率等于系統(tǒng)的頻率,使系統(tǒng)產(chǎn)生共振時(shí)的頻率,又稱共振頻率、自然頻率、自振頻率，単位為赫茲(Hz)。設(shè)計(jì)使使用下式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，其特征在于，包括地面隔振單元、隔斷層、填充物、第一主動(dòng)隔振単元、平臺(tái)、氣浮導(dǎo)軌、第一平臺(tái)、第二主動(dòng)隔振単元、第二平臺(tái)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)、待測(cè)光學(xué)鏡片、激光干涉儀、衍架，透明罩，其中 在地面隔振單元的坑內(nèi)安置隔斷層，隔斷層，用干與周圍地下物質(zhì)隔斷； 在隔斷層內(nèi)放置有填充物，填充物，用于減少地面振動(dòng)的傳導(dǎo)； 在地面隔振單元、隔斷層、填充物上面放置第一主動(dòng)隔振単元，第一主動(dòng)隔振単元，用于將地面振動(dòng)隔離； 在第一主動(dòng)隔振単元上放置平臺(tái)； 在平臺(tái)的承載臺(tái)面上放置氣浮導(dǎo)軌； 在氣浮導(dǎo)軌上方放置第一平臺(tái)； 在第一平臺(tái)上方放置第二主動(dòng)隔振単元，第二主動(dòng)隔振単元，用于隔離氣浮導(dǎo)軌產(chǎn)生的氣膜波動(dòng)； 在第二主動(dòng)隔振単元上面放置第二平臺(tái)； 第二平臺(tái)上方放置移動(dòng)機(jī)構(gòu)，第二平臺(tái)，用于承載移動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)第二平臺(tái)的兩側(cè)有配重，用于降低承載重心； 在移動(dòng)機(jī)構(gòu)上方放置轉(zhuǎn)臺(tái)；轉(zhuǎn)臺(tái)上方放置待測(cè)光學(xué)鏡片，轉(zhuǎn)臺(tái)，控制待測(cè)光學(xué)鏡片的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于對(duì)待測(cè)光學(xué)鏡片做絕對(duì)測(cè)量標(biāo)定，把激光干渉儀參考面的誤差測(cè)量出來；移動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制待測(cè)光學(xué)鏡片移動(dòng)，用于調(diào)整待測(cè)光學(xué)鏡片在X，I方向傾斜，用于調(diào)整待測(cè)光學(xué)鏡片在X，y，Z方向位移參數(shù)；氣浮導(dǎo)軌，用于控制氣浮導(dǎo)軌上的第一平臺(tái)、第二主動(dòng)隔振單元、第二平臺(tái)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)、待測(cè)光學(xué)鏡片進(jìn)行ニ維運(yùn)動(dòng)； 激光干涉儀位于待測(cè)光學(xué)鏡片的上方，用于測(cè)量待測(cè)光學(xué)鏡片的待測(cè)平面的面形，激光干涉儀含有參考平面； 衍架，用于固定激光干涉儀，并且衍架固定在平臺(tái)上； 透明罩，其固定在平臺(tái)上；透明罩內(nèi)部放置氣浮導(dǎo)軌、第一平臺(tái)、第二主動(dòng)隔振単元、第ニ平臺(tái)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)、待測(cè)光學(xué)鏡片、激光干渉儀和衍架，用于使測(cè)量環(huán)境與周圍空氣隔離。
2.如權(quán)利要求I所述子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，其特征在于由地面隔振單元、隔斷層和填充物共同作用形成對(duì)地面振動(dòng)隔離，用于衰減地面振動(dòng)。
3.如權(quán)利要求I所述子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，其特征在于所述第一主動(dòng)隔振單元是空氣彈簧、氣浮腿、減振器中的ー種。
4.如權(quán)利要求I所述子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，其特征在于所述第二主動(dòng)隔振單元是空氣彈簧或者減振器。
5.如權(quán)利要求I所述子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，其特征在于地面隔振單元的固有頻率為,第一主動(dòng)隔振單元固有頻率為f2,第二主動(dòng)隔振單元固有頻率為f3,需滿足も> f2 >f3。
6.如權(quán)利要求I所述子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，其特征在于所述氣浮導(dǎo)軌包括第一層導(dǎo)軌和第二層導(dǎo)軌，第一層導(dǎo)軌控制第二層導(dǎo)軌在X方向移動(dòng)，第二層導(dǎo)軌控制第一平臺(tái)在y方向移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求I所述子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，其特征在于測(cè)量過程中所述透明罩的內(nèi)部充氮?dú)饣蛘吆?，或抽真空?br> 8.如權(quán)利要求I所述子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，其特征在于所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)是五維調(diào)整架、六維調(diào)整架、八維調(diào)整架中的ー種。
9.如權(quán)利要求I所述子孔徑拼接干渉儀系統(tǒng)，其特征在于所述第二平臺(tái)兩側(cè)有配重，使整個(gè)平臺(tái)的重心降到平臺(tái)面以下。
10.ー種使用權(quán)利要求I所述的子孔徑拼接干涉儀系統(tǒng)測(cè)量光學(xué)鏡片面形的方法，其特征在于所述測(cè)量光學(xué)鏡片面形步驟如下 第一歩調(diào)整第一主動(dòng)隔振単元和第二主動(dòng)隔振単元，通過振動(dòng)測(cè)量器件觀測(cè)振動(dòng)振幅穩(wěn)定后即開始下面步驟； 第二步調(diào)整移動(dòng)機(jī)構(gòu)，消除待測(cè)光學(xué)鏡片相對(duì)于激光干涉儀的參考平面的傾斜和位移誤差，同時(shí)使激光干渉儀參考平面中心和待測(cè)光學(xué)鏡片中心對(duì)準(zhǔn)； 第三步將待測(cè)光學(xué)鏡片固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中，將待測(cè)光學(xué)鏡片的待測(cè)平面劃分為η個(gè)子孔徑，子孔徑的大小與激光干涉儀的通光口徑一致；首先待測(cè)平面對(duì)準(zhǔn)激光干涉儀中心，此時(shí)中心點(diǎn)坐標(biāo)定為(0，0)，定義此時(shí)為第一子孔徑，控制激光干涉儀測(cè)量，測(cè)出此時(shí)的第一子孔徑的面形信息為B1, B1表示待測(cè)光學(xué)鏡片在中心位置第一子孔徑時(shí)的面形信息； 第四歩使轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)待測(cè)光學(xué)鏡片，利用奇偶函數(shù)法、角度剪切法或者角度等分旋轉(zhuǎn)絕對(duì)測(cè)量算法對(duì)待測(cè)光學(xué)鏡片進(jìn)行絕對(duì)標(biāo)定；將待測(cè)光學(xué)鏡片的面形和激光干涉儀的參考面的面形分離，從而求出待測(cè)光學(xué)鏡片的待測(cè)平面的對(duì)應(yīng)子孔徑面形信息B/和激光干涉儀的參考面的面形信息A ; 第五步控制氣浮導(dǎo)軌的第一層導(dǎo)軌沿X負(fù)方向移動(dòng)距離r，移動(dòng)距離r為激光干涉儀的參考平面的半徑長(zhǎng)度，這時(shí)子孔徑圓心位置由(0，0)變?yōu)?r，O)，此時(shí)激光干涉儀的中心對(duì)準(zhǔn)待測(cè)光學(xué)鏡片的待測(cè)平面的第二子孔徑圓心位置(r，0)，測(cè)出此時(shí)的第二子孔徑的面形信息為B2，B2表示待測(cè)光學(xué)鏡片在第二子孔徑時(shí)的面形信息，繼續(xù)控制氣浮導(dǎo)軌移動(dòng)，第ー層導(dǎo)軌控制第二層導(dǎo)軌在X方向移動(dòng)，第二層導(dǎo)軌控制第一平臺(tái)在I方向移動(dòng)，測(cè)量剰余的子孔徑 B3, B4, . . .，Bn ; 第六步根據(jù)η個(gè)子孔徑的測(cè)量結(jié)果B1, Β^··Βη，同時(shí)將測(cè)量結(jié)果減去激光干渉儀的參考面的面形信息，得到去除參考面形后的子孔徑面形B/，Β2’…も’，最后對(duì)去除參考面形后的子孔徑面形Β/，Β2’…Βη’求和獲得待測(cè)光學(xué)鏡片的全孔徑面形信息B = B/ +Β2’ +…Βη，。
全文摘要
本發(fā)明是一種子孔徑拼接干涉儀系統(tǒng)，包括在地面隔振單元、填充物，隔斷層、第一主動(dòng)隔振單元、平臺(tái)、氣浮導(dǎo)軌、第一平臺(tái)、第二主動(dòng)隔振單元、第二平臺(tái)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)、待測(cè)光學(xué)鏡片、氣浮導(dǎo)軌、衍架、透明罩。本發(fā)明提供一種帶有隔振效果的子孔徑拼接干涉儀機(jī)構(gòu)是通過多層隔振處理，可以隔離地面振動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響，通過加上玻璃罩，在測(cè)量空間中充氮?dú)猓瑴p少氣流和溫度波動(dòng)，通過在氣浮導(dǎo)軌上方加主動(dòng)隔振單元，減少氣膜波動(dòng)對(duì)移相的影響。同時(shí)，機(jī)構(gòu)可以做二維平移和旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，可以在拼接過程中實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測(cè)量。本發(fā)明還提供一種使用子孔徑拼接干涉儀系統(tǒng)測(cè)量光學(xué)鏡片面形的方法。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102865809SQ20121032558
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者賈辛, 徐富超, 謝偉民, 邢廷文 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所