一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置及其操作方法

本发明涉及光电检测，具体涉及到平行平板表面形貌的复原及厚度测量夹具和操作方法。

背景技术：

1、近年来，光学平行平板具有高质量的表面形貌分布以及较高的平行度，因此被广泛地应用于光学系统的设计和搭建中，在现代工业、航空航天、核技术等精密工程领域的需求量也越来越高。同时，对平行平板的表面质量的要求也日益严格，光学平板存在的表面缺陷，很有可能会对后续的光学元件造成不可逆转的破坏，因此平行平板的表面高精度测量对于高效率、高质量的光学元件加工和表面质量评定具有重要的实用意义和研究价值。

2、而在众多的测量方法中，波长移相干涉技术更是被广泛使用，能够通过改变干涉仪中激光光源的波长进行移相，有着不会存在机械迟滞现象的优势。干涉测量技术则是以光波为载体，通过波的叠加引起的干涉现象来获取信息的技术，一般以光波波长为计量单位，是公认的高精度、高灵敏度的非接触式检测手段之一，该技术广泛应用于科学研究和工业生产中对微小位移、折射率以及表面平整度、材料应力的测量。在科学分析中，干涉仪用于测量长度以及光学元件的形状，精度能到纳米级，是现有精度较高的长度测量仪器。

3、鉴于目前测试平台上的夹具多为三爪伸缩卡盘，使得平行平板元件的形状多为圆形，限制了元件的测试范围，因此，本专利从平行平板元件的测量需求出发，引入干涉测量技术，提出一种改进式的四爪伸缩卡盘平行平板测量系统和操作流程，不仅有利于在测试前期准备工作中元件和参考镜的中心准直，更有利于其他异形元件(如矩形)的夹紧，拓宽测试元件的范围，同时也能够以固定腔长进行检测，避免了在更换元件的过程中改变腔长，从而引起不必要的测量误差。该测量装置突破现有测量装置对平行平板元件表面形貌和厚度变化测量的限制，极大地提高了测量效率和准确率，为平行平板的选择提供了更多的可能，为元件几何参数的测量提供高精度的测量结果。

技术实现思路

1、针对现有检测过程中所存在的不足之处，本发明装置的目的在于提供一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置及其操作方法，较为容易地实现对各种规则和不规则样件的夹紧，同时能够对夹紧的样件进行俯仰调整，且能够自由地选择合适的腔长并锁定。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置，包括干涉仪(1)，在干涉仪(1)前设置手动调整系统，手动调整系统的底部为腔长调整平台(2)，腔长调整平台(2)能将手动调整系统固定在测试平台之上，其腔长调整平台(2)上部固定有手动水平二维移动平台(3)，手动水平二维移动平台(3)前方有固定平台(4)，通过设置在固定平台(4)左下方和右上方的弹簧(5)和俯仰调节旋钮(6)实现二维移动平台(3)和固定平台(4)的连接，固定平台(4)前方设有卡爪移动轨迹固定平台(7)，通过设置在卡爪移动轨迹固定平台(7)上下左右两个相互垂直的连接槽口，在卡爪外圈套一个滚轮，卡在连接槽口的轨道内，来实现卡爪移动轨迹的固定，在卡爪移动轨迹固定平台(7)前方有一对槽轮盘(10)。

4、进一步，通过旋转被螺母(8)固定住的卡爪控制螺丝(9)，带动槽轮盘(10)旋转一定角度，在槽轮盘(10)旋转的过程中，会带动滚轮(11)在槽轮盘(10)的斜槽内滑动，同时滚轮(11)带动卡爪(12)做径向移动，实现对样件的夹紧。

5、进一步，在腔长调整平台(2)上开有四个直槽口(13)，并配有固定平台固定螺丝(14)、手动水平二维移动平台固定螺丝(15)和刻度尺(16)，计算机(17)连接干涉仪(1)。

6、进一步，在干涉仪(1)和手动调整系统外侧设置一防尘罩(18)，用于将所有部件罩住，保持整洁干净。

7、一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置的操作方法，具体包括以下步骤：

8、步骤1：打开可调谐激光控制器(18)，并打开计算机(16)，打开干涉仪(1)，通过拧紧卡爪控制螺丝(9)分别对两对卡爪(12)进行位移控制，将待测零件固定在固定平台(7)上；

9、步骤2：调节俯仰调节旋钮(6)，对待测零件的位置进行校正，使待测零件的轴心和干涉仪(1)发出的激光粗准直；

10、步骤3：观察计算机(17)显示屏中采集到的条纹图，手动调整俯仰调节旋钮(6)，直到条纹数量最少，不断重复以上步骤，直到采集到的偏差小于一定阈值；

11、步骤4：测量结束后，关闭干涉仪(1)，关闭计算机(17)，取下待测零件，对实验装置进行遮光处理。

12、进一步，所述步骤1中，选择合适的腔长，通过拧紧手动水平二维移动平台固定螺丝(15)将手动水平二维移动平台(3)进行固定。

13、进一步，所述步骤3中，通过干涉仪(1)采集当前位置下待测零件的干涉条纹图和相位信息。

14、进一步，所述步骤3中，利用算法分析当前待测零件面形的偏差。

15、本发明的技术原理：本发明固定在工作台上的手动四爪两联动定心夹紧装置，在对待测零件进行夹紧的过程中，引入了四爪卡盘，适应多种标准形状和异常形状零件的夹紧。利用腔长调整平台(2)来确保测试过程中腔长的确定性和稳定性，利用整个调节系统，调节俯仰调节旋钮(6)，实现对待测零件的调平调心，加装防尘罩(18)可以减少环境引起的测量不确定度以及操作人员带来的空气扰动和温湿度变化的影响，利用非接触式的测量装置可以同时防止对待测零件造成表面损伤。

16、本发明的有益效果是：针对高精度平行平板类零件的面形、厚度变化及其他几何量测量，提供了一种基于波长移相干涉技术的测量装置，相比于市面上传统的测量装置来说，能够在保证精确腔长值的同时，精密控制待测零件的俯仰位置，同时由于调整平台的存在，能够在一定程度上减少采集干涉条纹图过程中振动和噪声对于采集数据的影响，以及减少在更换待测零件过程中由于不能保证一定的腔长而带来的误差，为平行平板几何量测量提供了一种更加便利和可靠的方案。

技术特征：

1.一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置，其特征在于，包括干涉仪(1)，在干涉仪(1)前设置手动调整系统，手动调整系统的底部为腔长调整平台(2)，腔长调整平台(2)能将手动调整系统固定在测试平台之上，其腔长调整平台(2)上部固定有手动水平二维移动平台(3)，手动水平二维移动平台(3)前方有固定平台(4)，通过设置在固定平台(4)左下方和右上方的弹簧(5)和俯仰调节旋钮(6)实现二维移动平台(3)和固定平台(4)的连接，固定平台(4)前方设有卡爪移动轨迹固定平台(7)，通过设置在卡爪移动轨迹固定平台(7)上下左右两个相互垂直的连接槽口，在卡爪外圈套一个滚轮，卡在连接槽口的轨道内，来实现卡爪移动轨迹的固定，在卡爪移动轨迹固定平台(7)前方有一对槽轮盘(10)。

2.根据权利要求1所述的一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置，其特征在于，通过旋转被螺母(8)固定住的卡爪控制螺丝(9)，带动槽轮盘(10)旋转一定角度，在槽轮盘(10)旋转的过程中，会带动滚轮(11)在槽轮盘(10)的斜槽内滑动，同时滚轮(11)带动卡爪(12)做径向移动，实现对样件的夹紧。

3.根据权利要求1所述的一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置，其特征在于，在腔长调整平台(2)上开有四个直槽口(13)，并配有固定平台固定螺丝(14)、手动水平二维移动平台固定螺丝(15)和刻度尺(16)，计算机(17)连接干涉仪(1)。

4.根据权利要求1所述的一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置，其特征在于，在干涉仪(1)和手动调整系统外侧设置一防尘罩(18)，用于将所有部件罩住，保持整洁干净。

5.一种如权利要求1所述的自适应调节卡盘干涉测量夹具装置的操作方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置的操作方法，其特征在于，所述步骤1中，选择合适的腔长，通过拧紧手动水平二维移动平台固定螺丝(15)将手动水平二维移动平台(3)进行固定。

7.根据权利要求5所述的一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置的操作方法，其特征在于，所述步骤3中，通过干涉仪(1)采集当前位置下待测零件的干涉条纹图和相位信息。

8.根据权利要求5所述的一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置的操作方法，其特征在于，所述步骤3中，利用算法分析当前待测零件面形的偏差。

技术总结本发明公开了一种自适应调节卡盘干涉测量夹具装置及其操作方法，包括干涉仪，在干涉仪前设置手动调整系统，手动调整系统的底部为腔长调整平台，腔长调整平台能将手动调整系统固定在测试平台之上，其腔长调整平台上部固定有手动水平二维移动平台，手动水平二维移动平台前方有固定平台，通过设置在固定平台左下方和右上方的弹簧和俯仰调节旋钮实现二维移动平台和固定平台的连接，固定平台前方设有卡爪移动轨迹固定平台，通过设置在卡爪移动轨迹固定平台上下左右两个相互垂直的连接槽口来实现卡爪移动轨迹的固定。本发明提高了测量的效率和准确性。相比传统的平行平板元件的测量装置，给出了更高精度的元件表面轮廓误差图和其他更多的几何测量值。技术研发人员：沈彬,周永昊,于瀛洁受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20