六足位移台支持精确測量非球面透鏡

非球面透鏡在光軸周圍具有旋轉對稱的光學器件,其曲率半徑随距中心的距離呈徑向變化。這使光學系統能夠以更少的透鏡獲得高質量的圖像,同時節省成本和減輕重量。然而,測試非球面形狀的精度,意味着這類透鏡的質量對制造商來說是一個相當大的挑戰:

這需要在納米範圍内測量形狀的微小偏差,同時可以縮短測量和設置時間。解決方案是采用一種新型的多傾斜波陣面幹涉儀。作為總體系統的一部分,六足位移台在校準和測量中接管了幾個定位任務。


一種新方法:傾斜波陣面技術

無需CGH
無需連續縫合
測量時間< 30秒
具有高橫向分辨率
測量不确定度< 50納米

已經建立了幾種檢測非球面透鏡形狀精度的方法。例如,具有計算機生成的全息圖(CGH)功能的幹涉儀會産生所需形狀的非球面波陣面,從而可以确定透鏡的偏差。然而,需要針對每個測試對象的形狀單獨創建CGH,因此隻适用于批量生産。
在圓形分段部分中用幹涉法測量非球面是另一種可能性。最後,将各部分測量結果與全表面幹涉圖相結合。與CGH相比,該工藝非常靈活,也适用于原型和小型系列産品的生産。然而,"縫合"圓形環往往非常耗時,因為在更陡峭的光學系統的情況下,隻能捕獲更小的圓形幹涉圖樣環,因此必須将許多幹涉圖樣縫合在一起。

因此,計量公司Mahr開發了一種新型儀器,直接在生産線上對不同的非球面進行精确、快速、靈活的測量,而不需要CGH、經典縫合或觸覺接觸。與需要幾分鐘進行測量的現有系統相比,此傾斜波陣面幹涉儀(TWI)僅需20到30秒即可測量整個表面。在評估前一個測試對象時,可以測量下一個測試對象。

新型傾斜波陣面幹涉儀TWI 60的規格

測量和參考過程

新測量系統不能立即在單個圖像中獲取整個測試對象,而是在幾個不同時間有效的子孔徑中。

單個幾何分布的子孔徑被主動切換,不同的傾斜波陣面在沒有重疊幹涉圖樣的情況下撞擊檢測光學器件。從每個子孔徑獲取測試對象表面局部部分的未受幹擾的幹涉圖樣,并且可以在短時間内測量測試對象的整個表面。

最後,将各個幹涉圖樣組合在一起,形成測試對象表面的形貌,并确定測試對象的實際形狀與标稱形狀的偏差。TWI的設計使測量單個表面形狀具有較高的橫向分辨率并具有50納米以下的測量不确定度。

對于參考和校準,将具有已知幾何規格的高精度球體針對每個子孔徑移動到特定位置,然後通過該子孔徑進行測量。最後,對所有的測量值進行評估,并使用算法來校正所有子孔徑的系統測量偏差。

由于校準球的所有種類的定位誤差都會影響相應子孔徑的校正算法,所以校準球的定位需要非常精确。最大橫向位置誤差為5微米,重複精度務必小于0.5微米。

為了滿足TWI定位機構的高要求,經過詳細的測試,Mahr最終決定使用H-824六足位移台。

工學博士Jürgen Schweizer,Mahr GmbH的産品管理營銷部

六足位移台定位校準球和測試對象

H-824六足位移台定位校準球,并在實際測量過程開始之前用五個自由度定位測試對象。而且,所需位置和實際位置都需要精确匹配。例如,傾斜偏差不得超過60 μrad。

高性能的>>C-887數字控制器負責控制六足位移台,采用用戶友好界面型軟件,可以輕松控制。用直角坐标系指定位置,并且對各個驅動器的所有轉換都在控制器中完成。

六足位移台H-824的規格

并聯運動定位系統的優點

高重複精度
亞微米精度
六自由度
中心孔徑
可自由定義的旋轉中心

六足位移台能夠在所有自由度中以高精度定位,并且能以高精度沿軌迹運動。在六足位移台的情況下,與串聯運動相比,所有六個促動器直接作用于同一平台。這允許比堆疊系統更緊湊的設計。由于六足位移台僅移動一個平台,因此整體質量也更小,這造成了所有運動軸的高動态性。

與堆疊系統相比,六足位移台的特點還在于其改進的路徑精度、更高的重複精度和平面度。六足位移台的另一個基本特征是可自由定義的旋轉或樞軸點,這意味着可以定義各種坐标系,例如,工件或工具的位置。

下載

樣本

六軸定位系統

六自由度運動的并聯運動、專用軟件、主動對準解決方案
版本/日期
CAT136 2018-08
文件語言 English
pdf - 11 MB

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