非球面接觸測量中觸發式測頭預行程誤差補償研究

張鐵建，于正林，張茂云，唐晨

（長春理工大學機電工程學院，長春 130022）

0 引言

非球面光學零件憑借其在光學系統中可有效地矯正系統像差，擴大系統的視場角度，減輕系統整體質量和縮小系統體積等作用，被廣泛應用于各高精尖科技領域[1]。非球面面形檢測技術作為其加工工藝的一部分，如何準確、快速、高效地檢測出非球面零件的面形信息，是許多專家學者一直重點研究的難題。

根據檢測手段的不同，主要分為機械接觸式測量和光學非接觸式測量[2]。光學非接觸式測量方法眾多且測量精度可到達納米級別，但光學測量很容易受到空氣介質和灰塵的影響，對于被測零件的面形精度要求較高，且設備成本較高，一般應用在精密拋光階段對最終成型的零件進行測量。而接觸式測量具有更高的適用性，雖然存在測頭接觸變形誤差和劃傷零件表面的風險，但是該方法得到的數據可靠且抗干擾能力強，故在實際加工過程中接觸式測量更加可靠，主要應用于零件的精磨階段[3]。

本文在非球面零件成型銑磨階段應用接觸式觸發測頭對非球面面形進行測量，針對測量過程中觸發式測頭預行程誤差進行分析，通過對測桿彎曲變形和測球變形的受力分析，建立預行程誤差模型，通過對觸發力的理論推導，精確計算出預行程誤差值，研究預行程誤差補償方法。

1 觸發式測頭

根據測量需求，測頭的基本使用要求有：具有良好柔順性，即當測頭接觸零件表面時，測頭受到較小的測量觸發力就可以使測桿發生偏移產生信號，并允許測頭在離開零件表面前有時間減速；……