几种大平面平面度测量方法的分析

    ０　引言

    对于大平面平面度测量方法，现在还没有统一的标准，国内外测量平面度误差的方法有很多种，主要有液面法、水平仪法、自准直仪法、误差分离法和光轴法等方法，这些方法各自均有优缺点，下面将分别进行介绍。

    １　衍射平面基准法

    如图１，这种方法是使光纤系统发出的准直光束垂直入射到光栅上，各衍射级次在空间形成一个平面基准，挪动光电探测器即可测出被测面上不同点距光束基准平面的距离，通过数据处理，即可得到被测件平面度误差值。此方法目前还无法实现高准确度测量，原因有３：①衍射光栅将入射光能量分成多份（８～１２份），使信噪比下降；②各级衍射光能量不一致，使得不同位置的探测分辨力不同；③光栅加工误差会引起衍射光束波面变形ｗ［１］。

    ２　水平仪和自准直仪法

    该法是目前应用最广泛的平面度测量方法之一。水平仪法测量平板平面度，要根据被测平面的尺寸及实际形状，选择布点形式。测量时，将水平仪（或靶镜）固定在被测平面上，按照一定布点形式首尾衔接的移动水平仪（或靶镜），测出平面上各测量点相对于测量基准平面的偏量，最后通过对数据进行相关处理后，求出被测平面的平面度误差值。电子水平仪的测量精度已很高，对于大型平面测量使用很多。这两种方法受环境影响较小，容易操作，故目前平板平面度测量普遍一般采用这两种方法。但是，这两种方法在操作时，需要反复挪动仪器的位置，费时、费力，调整时间长，记录完数据后还要进行繁琐的数据处理，不是十分方便。

    ３　光轴法

    光轴法测量平面度误差是利用准直类仪器，以它的光轴经转向棱镜扫描的平面作为测量基准，将瞄准靶放置在实际被测平面上，按选定的布点，测出各测点相对于该测量基准的偏离量，再经数据处理评定平面度误差值［２］。如图２所示。经纬仪法、中间反射镜法、测微准直望远镜扫描法、激光准直扫描法、激光双光束扫描、双频激光干涉仪均属于该种方法。

    仪器可以安放在被测平面上，也可以安放在被测平面的外边。测量时，先调整被测平面上任意３远点分别至测量基准的距离相等或大致相等，然后将扫描靶逐点移动到选定的测点上进行测量，同时记录各测点的示值（即各测点相对于测量基准的Ｚ坐标值）。再把这些数值进行数据处理以评定平面度误差值。光轴法适用于测量平面度公差等级不高的大平面。