激光干涉條紋特征提取及定中測(cè)量技術(shù)研究

高銘鍔，袁鶴，徐敏，王軍華，崔海龍

（1 復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院，上海200433）

（2 復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，上海200438）

（3 上海超精密光學(xué)制造工程技術(shù)研究中心，上海200438）

（4 復(fù)旦大學(xué)光電研究院，上海200438）

（5 中國(guó)工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所，四川綿陽(yáng)621000）

0 引言

不透明非球面殼體廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事及通訊等領(lǐng)域［1-3］，其壁厚的高精度測(cè)量與可靠表征是保障此類構(gòu)件制造質(zhì)量和性能可靠性的關(guān)鍵。由于無法直接對(duì)其壁厚進(jìn)行微米級(jí)無損檢測(cè)與評(píng)估，通常使用翻轉(zhuǎn)法測(cè)量殼體內(nèi)外輪廓值，然后通過模態(tài)分析求解厚度［4-5］。其中，翻轉(zhuǎn)前后的定中測(cè)量技術(shù)是厚度測(cè)量可靠表征的關(guān)鍵。

HEINISCH J 等［6］使用兩個(gè)自準(zhǔn)直儀分別測(cè)量被測(cè)件上下表面的偏心，從而得到定中偏差，其精度可達(dá)亞微米。但由于這種方法需要配合特定的物鏡進(jìn)行對(duì)焦，且物鏡的反復(fù)拆裝會(huì)引入不確定的裝配誤差，不適用于對(duì)翻轉(zhuǎn)前后的非球面殼體進(jìn)行定中監(jiān)控和測(cè)量。MA Zhen 等［7］利用干涉儀完成了非球面反射鏡的定中，理論推導(dǎo)了干涉圖彗差與定中偏差的關(guān)系式，基于彗差來表征定中偏差，從而實(shí)現(xiàn)定中測(cè)量。但這種間接定中的方法只適用僅含有彗差的干涉圖，應(yīng)用場(chǎng)景局限且精度較低。LANGEHANENBERG P 等［8］提出了一種將自準(zhǔn)直儀與短相干干涉儀相結(jié)合的方法，完成了一組透鏡的相對(duì)位置和厚度測(cè)量，但該方法無法實(shí)現(xiàn)不透明非球面殼體的定中測(cè)量。FANG Chao 等［9］提出了一種成像與干涉相結(jié)合的定中方法，其將準(zhǔn)直成像光路和干涉光路合二為一，適用于多種定中需求，但該方法采用的光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且要求被測(cè)件曲率中心與激光匯聚點(diǎn)重合，因此該方法不適用于對(duì)殼體翻轉(zhuǎn)前后進(jìn)行定中?！?br>