本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)測(cè)量的雙狀態(tài)抗擾動(dòng)一體式夾持裝置，本裝置可以通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)鏡的移動(dòng)。其中，所設(shè)計(jì)的保護(hù)簾模塊能夠?qū)Ω缮鏈y(cè)量光路進(jìn)行全方位遮光，從而有效地將外部雜散光線與干涉測(cè)量光路相互隔絕，消除外部雜散光線對(duì)干涉測(cè)量光路的影響。同時(shí)，本發(fā)明可以適用于臥式和立式兩種干涉測(cè)量狀態(tài)。

背景技術(shù)：

1、高端元件的制造對(duì)元件表面加工精度有極為嚴(yán)苛的要求，因此，在完成制造流程后，對(duì)元件面型的精確測(cè)量就尤為關(guān)鍵，這一步驟直接決定了元件加工質(zhì)量的量化評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

2、移相干涉測(cè)量技術(shù)是光學(xué)干涉測(cè)量法中的一種高精度檢測(cè)技術(shù)，這種非接觸式的檢測(cè)技術(shù)的測(cè)量精度可達(dá)納米級(jí)，是當(dāng)前檢測(cè)領(lǐng)域內(nèi)精度最高的測(cè)量方法之一。

3、干涉儀是一種高度精密的光學(xué)儀器，是實(shí)現(xiàn)移相干涉測(cè)量的必要設(shè)備，在科學(xué)研究和工程技術(shù)等眾多領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。移相干涉測(cè)量技術(shù)的測(cè)量本質(zhì)上是對(duì)采集得到的干涉強(qiáng)度圖進(jìn)行光強(qiáng)信號(hào)的分析，并以此來(lái)精確獲取初始相位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)件的高精度面型重建。

4、移相干涉測(cè)量的過(guò)程大致可描述為：將被測(cè)鏡安置于干涉儀中的參考鏡前方，使兩者在干涉系統(tǒng)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；隨后利用干涉儀配備的圖像采集裝置，連續(xù)采集多幅干涉強(qiáng)度圖，此時(shí)干涉強(qiáng)度圖中的初始相位值包含了被測(cè)元件表面的詳細(xì)形貌信息；最后采用相位解調(diào)技術(shù)(也稱作信號(hào)重建方法)，對(duì)初始相位數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)元件表面形貌的高精度重建。

5、干涉儀類型眾多，主要有斐索干涉儀、邁克爾遜干涉儀、法布里-珀羅干涉儀以及馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x等。在上述不同類型的干涉儀中，斐索干涉儀屬于共路干涉儀，它可以保證參考光和測(cè)量光沿著相同的光路進(jìn)行傳播，具備相對(duì)優(yōu)良的抗干擾性能，同時(shí)干涉條紋的清晰度也較高，因此斐索干涉儀在實(shí)際應(yīng)用中較為廣泛。

6、從結(jié)構(gòu)形式上劃分，斐索干涉儀主要有臥式與立式兩種結(jié)構(gòu)。其中，臥式斐索干涉儀具有穩(wěn)定性高、便于操作與維護(hù)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但臥式斐索干涉儀占用空間大且抗振性能較差；立式斐索干涉儀具有空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)，但立式斐索干涉儀由于重心較高其穩(wěn)定性較差；同時(shí)目前基于斐索干涉儀搭建的經(jīng)典干涉測(cè)量設(shè)備多缺少隔離雜散光線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這使得測(cè)量過(guò)程極易受到外界擾動(dòng)，因此在實(shí)際車間測(cè)量環(huán)境中難以保證測(cè)量精度。

7、綜合上述分析，傳統(tǒng)的干涉測(cè)量系統(tǒng)往往存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

8、(1)對(duì)被測(cè)鏡進(jìn)行光干涉測(cè)量時(shí)，斐索干涉儀的臥式與立式兩種結(jié)構(gòu)在不同測(cè)量環(huán)境和需求下各有其優(yōu)缺點(diǎn)，因此若頻繁切換使用不同的干涉儀結(jié)構(gòu)(狀態(tài))，將導(dǎo)致測(cè)量成本高且測(cè)量過(guò)程繁瑣；

9、(2)由于干涉測(cè)量的精度很高(可達(dá)納米級(jí)測(cè)量)，在進(jìn)行干涉強(qiáng)度圖采集時(shí)，整個(gè)干涉測(cè)量系統(tǒng)(也即干涉儀和被測(cè)件組成的系統(tǒng))對(duì)擾動(dòng)和雜散光線等外部環(huán)境因素非常敏感，但傳統(tǒng)干涉測(cè)量系統(tǒng)對(duì)干涉腔并沒(méi)有設(shè)置專用的保護(hù)裝置；

10、(3)對(duì)被測(cè)鏡進(jìn)行光干涉測(cè)量時(shí)，需要對(duì)被測(cè)件進(jìn)行夾持，但傳統(tǒng)夾具與干涉儀是分離的，不能使得被測(cè)件、夾具和干涉儀之間剛性連接實(shí)現(xiàn)一體振動(dòng)，此時(shí)地面?zhèn)鬟f的振動(dòng)(如地鐵)對(duì)測(cè)量過(guò)程的影響較大，不利于高精度測(cè)量的實(shí)現(xiàn)。

11、在目前已存在的技術(shù)和裝置中，本專利發(fā)明人常林等人在發(fā)明專利《可實(shí)現(xiàn)任意測(cè)量位置下多表面被測(cè)件的測(cè)量和算法選擇的方法-zl202010502586.7》、《一種基于相移特征多項(xiàng)式高精度擬合的多表面測(cè)量方法-zl202010595133.3》以及論文《lin?chang,jiehua?gao,fangxiang?zhuang,et?al.superimposed?multi-harmonic?interferencefrequency?and?phase?measurements?based?on?non-synchronous?samplingquantization?and?all-phase?spectrum?correction[j].measurement,2024,115114》(sci檢索)中所設(shè)計(jì)的新型裝置和創(chuàng)新算法實(shí)現(xiàn)了高效且精確的移相干涉測(cè)量算法設(shè)計(jì)、干涉系統(tǒng)中測(cè)量距離的準(zhǔn)確重建、干涉諧波頻率的準(zhǔn)確估計(jì)等目標(biāo)，具有腔長(zhǎng)適應(yīng)性強(qiáng)、測(cè)量精度高等特點(diǎn)。但是，上述專利和論文中的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)和算法依然無(wú)法解決上面所指出的幾個(gè)問(wèn)題，第一：傳統(tǒng)基于斐索干涉儀的干涉測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法自適應(yīng)進(jìn)行狀態(tài)切換以適應(yīng)不同測(cè)量環(huán)境的問(wèn)題；第二：傳統(tǒng)干涉測(cè)量系統(tǒng)對(duì)干涉腔沒(méi)有設(shè)置專用的保護(hù)裝置的問(wèn)題；第三：傳統(tǒng)被測(cè)件夾具不能使得被測(cè)件、夾具和干涉儀之間剛性連接實(shí)現(xiàn)一體振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致地面振動(dòng)對(duì)測(cè)量過(guò)程的影響較大的問(wèn)題。

12、因此，為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出了一種用于光學(xué)測(cè)量的雙狀態(tài)抗擾動(dòng)一體式夾持裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提出一種用于光學(xué)測(cè)量的雙狀態(tài)抗擾動(dòng)一體式夾持裝置，目的在于解決現(xiàn)有測(cè)量方法中的缺陷。

2、本發(fā)明的原理在于：本發(fā)明所設(shè)計(jì)的夾持裝置將干涉儀與被測(cè)鏡夾具通過(guò)連接架模塊的剛性固連使整個(gè)干涉測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化連接；所設(shè)置的保護(hù)簾模塊與被測(cè)鏡夾具模塊能夠保護(hù)干涉腔，其中保護(hù)簾模塊中的伸縮管與被測(cè)鏡夾具中的遮光簾的組合設(shè)置能夠?qū)⒏缮媲慌c外部環(huán)境隔離，防止雜散光線對(duì)干涉測(cè)量系統(tǒng)的擾動(dòng)；同時(shí)，所設(shè)計(jì)的裝置能夠通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)模塊中的基座可實(shí)現(xiàn)干涉儀水平和豎直(也即臥式和立式)兩種形態(tài)放置和切換，可以通過(guò)姿態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行臥式干涉測(cè)量和立式干涉測(cè)量。

3、本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種用于光學(xué)測(cè)量的雙狀態(tài)抗擾動(dòng)一體式夾持裝置，其主要模塊包括：連接架模塊、保護(hù)簾模塊、被測(cè)鏡夾具模塊、伸縮線控制模塊、液壓驅(qū)動(dòng)模塊。

4、優(yōu)選地，所述連接架模塊具體包括：連接架主體、干涉儀、干涉儀固定孔、干涉儀限位板、收縮電機(jī)固定孔、干涉儀連接螺栓、伸縮管限位槽、被測(cè)鏡夾具導(dǎo)軌槽、滾珠、刻度尺、基座固定孔、基座固定螺栓、放置架固定孔；連接架模塊各部分連接方式為：干涉儀放置于連接架主體上方，連接架主體上設(shè)置有干涉儀固定孔，干涉儀連接螺栓穿過(guò)連接架主體上的干涉儀固定孔將干涉儀固定在連接架主體上，干涉儀側(cè)面設(shè)置有干涉儀限位板，干涉儀限位板與連接架主體加工為一整體，干涉儀兩側(cè)面均設(shè)置有收縮電機(jī)固定孔用于固定伸縮線控制模塊中的收縮電機(jī)，干涉儀前方設(shè)置有伸縮管限位槽用于固定保護(hù)簾模塊中的伸縮管，放置架固定孔設(shè)置在干涉儀頂部，連接架主體中心上方設(shè)置有被測(cè)鏡夾具導(dǎo)軌槽，被測(cè)鏡夾具導(dǎo)軌槽內(nèi)設(shè)置有滾珠，刻度尺設(shè)置在連接架主體側(cè)面，刻度尺與連接架主體加工為一整體，基座固定孔設(shè)置在連接架主體上方，基座固定螺栓穿過(guò)連接架主體上的基座固定孔后將連接架主體與液壓驅(qū)動(dòng)模塊中的基座連接固定。

5、優(yōu)選地，所述保護(hù)簾模塊具體包括：伸縮管、電磁鐵、一級(jí)伸長(zhǎng)桿、二級(jí)伸長(zhǎng)桿、電磁旋鈕開(kāi)關(guān)固定臺(tái)、拉伸電機(jī)鋼絲線緊固臺(tái)、一級(jí)伸長(zhǎng)桿觀察槽、電磁旋鈕開(kāi)關(guān)、收縮電機(jī)鋼絲線緊固臺(tái)；保護(hù)簾模塊各部分連接方式為：一級(jí)伸長(zhǎng)桿中間鏤空，一級(jí)伸長(zhǎng)桿一端通過(guò)過(guò)盈配合固連在連接架模塊中的伸縮管限位槽中，一級(jí)伸長(zhǎng)桿側(cè)面設(shè)置有一級(jí)伸長(zhǎng)桿觀察槽，二級(jí)伸長(zhǎng)桿通過(guò)間隙配合插入一級(jí)伸長(zhǎng)桿，伸縮管底部固定在連接架模塊中的伸縮管限位槽內(nèi)，伸縮管整體放置于一級(jí)伸長(zhǎng)桿上，伸縮管末端內(nèi)部嵌入電磁鐵，伸縮管頂部?jī)蓚?cè)面均設(shè)置有收縮電機(jī)鋼絲線緊固臺(tái)，拉伸電機(jī)鋼絲線緊固臺(tái)與伸縮管加工為一整體，拉伸電機(jī)鋼絲線緊固臺(tái)設(shè)置在伸縮管頂部，電磁旋鈕開(kāi)關(guān)固定臺(tái)與伸縮管加工為一整體，電磁旋鈕開(kāi)關(guān)固定臺(tái)設(shè)置在伸縮管頂部側(cè)面，電磁旋鈕開(kāi)關(guān)通過(guò)焊接固定在電磁旋鈕開(kāi)關(guān)固定臺(tái)上。

6、優(yōu)選地，所述被測(cè)鏡夾具模塊具體包括：被測(cè)鏡夾具主體、抗倒滑塊、滑柱滑孔、長(zhǎng)滑柱、短滑柱、滑柱固定孔、被測(cè)鏡固定支架、卷簾、卷簾桿、卷簾桿固定臺(tái)、卷簾桿固定臺(tái)通孔、卷簾磁鐵、二級(jí)伸長(zhǎng)桿固定槽、被測(cè)鏡夾持頭、限位滑輪架、限位滑輪、被測(cè)鏡夾具主體伸縮桿固定孔、被測(cè)鏡夾具主體滑塊；被測(cè)鏡夾具模塊各部分連接方式為：抗倒滑塊與被測(cè)鏡夾具主體加工為一整體，設(shè)置于被測(cè)鏡夾具主體底部，被測(cè)鏡夾具主體滑塊放置于連接架模塊中的被測(cè)鏡夾具導(dǎo)軌槽中，被測(cè)鏡固定支架放置在被測(cè)鏡夾具主體內(nèi)部，被測(cè)鏡固定支架側(cè)邊設(shè)置有滑柱滑孔，滑柱固定孔設(shè)置在被測(cè)鏡夾具主體內(nèi)部，被測(cè)鏡固定支架上設(shè)置有四個(gè)被測(cè)鏡夾持頭用于固定被測(cè)鏡，長(zhǎng)滑柱與短滑柱均與滑柱固定孔通過(guò)過(guò)盈配合固連，長(zhǎng)滑柱與短滑柱穿過(guò)滑柱滑孔使被測(cè)鏡固定支架能夠在被測(cè)鏡夾具主體上左右移動(dòng)，卷簾桿固定臺(tái)設(shè)置在被測(cè)鏡夾具主體上，卷簾桿固定臺(tái)與被測(cè)鏡夾具主體加工為一整體，卷簾桿固定臺(tái)內(nèi)部設(shè)置有卷簾桿固定臺(tái)通孔，卷簾桿固定臺(tái)通孔穿過(guò)通過(guò)過(guò)盈配合固連，卷簾繞在卷簾桿上，卷簾頂部設(shè)置有卷簾磁鐵，被測(cè)鏡夾具主體正面設(shè)置有二級(jí)伸長(zhǎng)桿固定槽，被測(cè)鏡夾具主體背面設(shè)置有四個(gè)被測(cè)鏡夾具主體伸縮桿固定孔，限位滑輪架設(shè)置在被測(cè)鏡夾具主體頂部，限位滑輪架上設(shè)置有限位滑輪。

7、優(yōu)選地，所述伸縮線控制模塊具體包括：收縮電機(jī)、收縮電機(jī)繞線輪、收縮電機(jī)固定螺栓、拉伸電機(jī)、收縮電機(jī)鋼絲線、拉伸電機(jī)鋼絲線、導(dǎo)線、導(dǎo)線放置架、拉伸電機(jī)繞線輪、插頭；伸縮線控制模塊各部分連接方式為：收縮電機(jī)固定螺栓穿過(guò)連接架模塊中的收縮電機(jī)固定孔使得收縮電機(jī)通過(guò)螺紋連接固定在連接架模塊中的連接架主體的側(cè)面上，收縮電機(jī)繞線輪設(shè)置在收縮電機(jī)上，收縮電機(jī)繞線輪上纏繞收縮電機(jī)鋼絲線，收縮電機(jī)固定螺栓穿過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)模塊中的拉伸電機(jī)固定孔使得拉伸電機(jī)通過(guò)螺紋連接固定在液壓驅(qū)動(dòng)模塊中基座的頂部，拉伸電機(jī)繞線輪設(shè)置在拉伸電機(jī)上，拉伸電機(jī)繞線輪上纏繞拉伸電機(jī)鋼絲線，導(dǎo)線放置架通過(guò)焊接固定在連接架模塊中干涉儀的頂部，導(dǎo)線纏繞在導(dǎo)線放置架上，導(dǎo)線末端設(shè)置有插頭。

8、優(yōu)選地，所述液壓驅(qū)動(dòng)模塊具體包括：液壓缸、液壓缸進(jìn)油口、液壓缸出油口、液壓缸伸縮桿、液壓缸固定底座、液壓缸固定孔、被測(cè)鏡夾具主體伸縮桿、拉伸電機(jī)固定孔、基座、立式固定塊；液壓驅(qū)動(dòng)模塊各部分連接方式為：液壓缸固定底座與液壓缸為統(tǒng)一整體，液壓缸固定底座焊接在基座上的液壓缸固定孔上，液壓缸進(jìn)油口與液壓缸出油口均設(shè)置在液壓缸側(cè)面，液壓缸伸縮桿主體設(shè)置在液壓缸內(nèi)部，液壓缸伸縮桿末端焊接在待測(cè)鏡夾具主體上，被測(cè)鏡夾具主體伸縮桿底部與基座焊接在一起，被測(cè)鏡夾具主體伸縮桿頂部與待測(cè)鏡夾具模塊中的被測(cè)鏡夾具主體伸縮桿固定孔通過(guò)過(guò)盈配合固連，基座頂部設(shè)置有拉伸電機(jī)固定孔，四個(gè)立式固定塊設(shè)置在基座底部起到支撐作用。