仪器仪表学报

作者：贺帅宇，周 涛，金玲兴，荣佑民，刘秀峰

单位：贺帅宇,1. 华中科技大学机械科学与工程学院,,周 涛,2. 四川省精密超精密加工工程技术研究中心,,金玲兴,3. 台州市东部数控设备有限公司,,荣佑民,1. 华中科技大学机械科学与工程学院,,刘秀峰,4. 湖北第二师范学院物理与机电工程学院,

关键词：光谱共焦传感器;标定;在位测量;工件定位

基金：工信部高质量发展专项(J0017-2326-QT)、湖北省教育厅科学研究计划项目(Q20233006)资助

精密光学元件目前广泛应用于天文观测、空间对地观察、投影光刻物镜等诸多重要的领域,其具有高表面质量、高面形精度、低表面损伤等特点。光学元件精加工的最后一道工序一般为抛光,光学元件进行抛光加工时,需要经历“测量-加工”的反复迭代过程以实现纳米级面型精度和亚纳米级表面粗糙度。因此,数控抛光加工时在对工件待加工表面面型离线测量后,需要在机床上对工件进行二次安装及找正,对工件位姿进行精确定位以保证后续的加工精度,而传统的接触式找正或定位方法存在效率低下、易划伤工件表面等问题。为此,基于光谱共焦传感器构建了立式五轴机床非接触式在位测量系统,建立了该测量系统获取工件表面坐标数据的数学模型及光谱共焦传感器在机床上标定的数学模型,利用球面约束方程提出了基于标准球的补偿标定的方法,并在磁流变抛光机床上开展了实际的标定实验,验证了标定方案的可行性和精确性。最后进行工件位姿测量实验,通过雷尼绍三坐标接触式在位测量系统对光谱共焦非接触式在位测量系统的工件位姿测量精度进行了验证。实验结果表明本文所提出的光谱共焦非接触式在位测量系统测量标准球的直径误差<6μm,工件定位误差<10μm,能够满足磁流变抛光实际的定位要求。

来源：2025年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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