本发明涉及在位检测技术，尤其涉及一种基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法及系统。
背景技术：
1、超精密光学元件广泛应用航空航天，光电信息等领域。其加工过程一般分为铣磨、研磨、抛光阶段。控时研磨技术是一种基于计算机辅助修形原理的确定性研磨技术，能够实现大口径光学元件面形精度从数十微米快速收敛到几微米，达到光学抛光工艺优化的入口条件，相比于传统研磨技术，具有加工效率高的特点。但是由于控时研磨是一种确定性研磨技术，加工前需要已知光学元件的面形误差。目前确定性加工工艺往往用波面干涉仪对加工前的面形误差进行检验，但是对于研磨阶段的工件，面形精度差，无法满足光学测量的入口条件。对于研磨阶段的光学元件大多采用三坐标测量技术进行检测，但是普通的三坐标测量机检测精度只有1-2微米，难以满足确定性研磨加工技术的测量要求。此外离线检测需要反复移动工件从而带来装夹误差，影响加工精度和加工效率。因此目前急需一种能够实现研磨阶段工件高精度测量的在位轮廓检测技术。
2、在位轮廓检测技术必须用机床的运动轴来移动探头或工件，机床轴沿探头轴的运动误差，将直接改变探头相对于工件表面的位置，从而带来测量误差。而如图1所示，控时磨削机床又是基于滚珠丝杠导轨驱动相关部件分别沿三轴运动，机床运动误差大，难以实现亚微米级别的在位检测精度。
3、在位检测技术的另一个难点是相比于全口径光学测量，在位检测测量时间更长，检测精度受到温度漂移误差的影响较大，且加工环境难以实现严格的温度控制，限制了在位检测长时间测量精度。
4、综上所述，目前亟需一种高精度的在位检测方法指导光学反射镜的磨削加工。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法及系统，克服了控时磨削机床自身的几何误差和热漂移误差对在位测量精度的影响。
2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
3、一种基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，包括以下步骤：
4、s1)分离控时磨削机床y轴z方向直线度误差ezy、x轴z方向直线度误差ezx和角度误差eax，然后根据控时磨削机床y轴z方向直线度误差ezy、x轴z方向直线度误差ezx和角度误差eax计算得到几何误差；
5、s2)分离控时磨削机床的工件两端的温度漂移偏差，根据工件两端的温度漂移偏差计算工件进给方向的长时温度漂移误差etzx和工件扫描方向的短时温度漂移误差etax，然后根据长时温度漂移误差etzx和短时温度漂移误差etax计算得到总的温度漂移误差；
6、s3)用所述几何误差和总的温度漂移误差对工件面型进行补偿，得到工件最终测量面型。
7、进一步的，所述控时磨削机床y轴与穿过所述工件左右两端的横向轴线平行，所述控时磨削机床x轴与穿过所述工件前后两端的纵向轴线与平行，步骤s1中，分离控时磨削机床y轴z方向直线度误差ezy、x轴z方向直线度误差ezx和角度误差eax时，包括：
8、s11)测量所述工件前端或后端的直线度误差，并作为控时磨削机床y轴z方向直线度误差ezy；
9、s12)测量所述工件左右两端的直线度误差并记录工件左右两端的测量位置相对于工件位置的阿贝臂；
10、s13)根据所述工件左右两端的直线度误差测量结果、工件左右两端的测量位置相对于工件位置的阿贝臂以及所述工件左右两端之间的距离d计算得到控时磨削机床角度误差eax，计算控时磨削机床角度误差eax与工件左端或右端的测量位置相对于工件位置的阿贝臂的乘积得到对应的阿贝误差，将工件左端或右端的直线度误差与对应的阿贝误差相加，得到控时磨削机床x轴z方向直线度误差ezx。
11、进一步的，步骤s11中测量所述工件前端或后端的直线度误差时，包括：将第一光学基准镜放于工件前端或后端的测量位置，使用第一光学基准镜测量得到所述工件前端或后端的直线度误差。
12、进一步的，步骤s12具体包括：
13、将第二光学基准镜和第三光学基准镜分别放于工件左右两端的测量位置；
14、使用第二光学基准镜测量得到所述工件左端的直线度误差ezx1，并记录第二光学基准镜轴线与所述工件左端的距离作为工件左端的测量位置相对于工件位置的阿贝臂d1；
15、使用第三光学基准镜测量得到所述工件右端的直线度误差ezx2，并记录第三光学基准镜轴线与所述工件右端的距离作为工件右端的测量位置相对于工件位置的阿贝臂d2。
16、进一步的，控时磨削机床角度误差eax的表达式如下：
17、eax＝(ezx2-ezx1)/(d1+d+d2)
18、其中，ezx1、ezx2分别为所述工件左右两端的直线度误差测量结果，d1、d2分别为所述工件左右两端的测量位置相对于工件位置的阿贝臂，d为所述工件左右两端之间的距离。
19、进一步的，所述几何误差的表达式如下：
20、eg＝ezy-ezx-yeax
21、其中，ezy为控时磨削机床y轴z方向直线度误差，ezx为控时磨削机床x轴z方向直线度误差，eax为控时磨削机床角度误差，y为预设值。
22、进一步的，步骤s2中，分离控时磨削机床的工件两端的温度漂移偏差时，包括：
23、s21)在控时磨削机床的工件左右两端进行线轮廓扫描得到工件左右两端的第一线轮廓，然后对所述工件进行光栅扫描测量，得到工件左右两端的第二线轮廓；
24、s22)计算工件左端第二线轮廓和第一线轮廓之差，得到工件左端的长时温度漂移误差etzx1；计算工件右端第二线轮廓和第一线轮廓之差，得到工件右端的长时温度漂移误差etzx2。
25、进一步的，步骤s2中，根据工件两端的温度漂移偏差计算工件进给方向的长时温度漂移误差etzx和工件扫描方向的短时温度漂移误差etax时，包括：
26、s201)将工件左端的长时温度漂移误差etzx1作为长时温度漂移误差etzx；
27、s202)将工件右端的长时温度漂移误差etzx2减去工件左端的长时温度漂移误差etzx1，再将计算结果与所述工件左右两端之间的距离d相乘，得到短时温度漂移误差etax。
28、进一步的，所述温度漂移误差的表达式如下：
29、et＝etzx+yetax
30、其中，etzx为长时温度漂移误差，etax为短时温度漂移误差，y为预设值。
31、本发明还提出一种控时磨削机床在位检测系统，包括互相连接的微处理器和存储设备，所述微处理器被编程或配置以执行任一所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法。
32、与现有技术相比，本发明的优点在于：
33、本发明基于阿贝原则，利用高精度的光学反射镜对主要几何误差进行分离，并且基于辅助轮廓线，对温度漂移误差进行分离，然后用分离出的几何误差与温度漂移误差对测量得到的工件面型进行补偿，有效的减小了在位测量误差。
1.一种基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，其特征在于，所述控时磨削机床y轴与穿过所述工件左右两端的横向轴线平行，所述控时磨削机床x轴与穿过所述工件前后两端的纵向轴线与平行，步骤s1中，分离控时磨削机床y轴z方向直线度误差ezy、x轴z方向直线度误差ezx和角度误差eax时，包括：
3.根据权利要求2所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，其特征在于，步骤s11中测量所述工件前端或后端的直线度误差时，包括：将第一光学基准镜放于工件前端或后端的测量位置，使用第一光学基准镜测量得到所述工件前端或后端的直线度误差。
4.根据权利要求2所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，其特征在于，步骤s12具体包括：
5.根据权利要求2所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，其特征在于，控时磨削机床角度误差eax的表达式如下：
6.根据权利要求1所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，其特征在于，所述几何误差的表达式如下：
7.根据权利要求1所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，其特征在于，步骤s2中，分离控时磨削机床的工件两端的温度漂移偏差时，包括：
8.根据权利要求7所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，其特征在于，步骤s2中，根据工件两端的温度漂移偏差计算工件进给方向的长时温度漂移误差etzx和工件扫描方向的短时温度漂移误差etax时，包括：
9.根据权利要求1所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法，其特征在于，所述总的温度漂移误差的表达式如下：
10.一种控时磨削机床在位检测系统，其特征在于，包括互相连接的微处理器和存储设备，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～9任一所述的基于误差分离的控时磨削机床在位检测方法。
