表面形貌抗振干涉測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】表面形貌抗振干涉測(cè)量系統(tǒng)，包括白光光源，聲光可調(diào)濾光器，第一分光鏡，第二分光鏡，測(cè)量模塊和補(bǔ)償模塊；聲光可調(diào)濾光器依次與驅(qū)動(dòng)器，單片機(jī)掃頻模塊和聲光可調(diào)濾光器與DSP模塊控制單元連接，單片機(jī)掃頻模塊由聲光可調(diào)濾光器與DSP模塊控制單元觸發(fā)；測(cè)量模塊包括CCD相機(jī)和計(jì)算機(jī)，測(cè)量模塊工作時(shí)單片機(jī)掃頻模塊采用低速掃頻模式，聲光可調(diào)濾光器與DSP模塊控制單元受控于計(jì)算機(jī)；補(bǔ)償模塊包括光電探測(cè)器，DSP控制模塊和壓電陶瓷，補(bǔ)償模塊工作時(shí)單片機(jī)掃頻模塊采用高速掃頻模式。本發(fā)明具有只需使用一個(gè)光源即可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)補(bǔ)償?shù)?，能夠?qū)崿F(xiàn)在線測(cè)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】表面形貌抗振干涉測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面形貌特征的測(cè)量方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著精密加工技術(shù)的飛速發(fā)展，精密檢測(cè)技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻，以表面測(cè)量為代表的現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)也受到了越來越多的關(guān)注。在表面測(cè)量技術(shù)中，光學(xué)干涉測(cè)量具有非接觸、快速性、高精度等優(yōu)點(diǎn)，并能準(zhǔn)確直觀地獲取被測(cè)工件8表面的面形、波紋度以及粗糙度等信息。
[0003]相移干涉儀在精密測(cè)量領(lǐng)域占有重要的地位，獲得了比較廣泛的應(yīng)用，但其采用激光或單波長(zhǎng)光源作為系統(tǒng)的測(cè)量光源，會(huì)產(chǎn)生相位不確定問題，限制了測(cè)量深度。白光垂直掃描干涉儀采用低相干光源作為其測(cè)量光源，解決了相位不確定問題，但實(shí)現(xiàn)軸向的垂直掃描需要昂貴的微位移平臺(tái)，這也在一定程度上限制了數(shù)據(jù)采集速度。為了取代垂直掃描干涉儀中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，可使用波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)激光源或白光源加上可控的波長(zhǎng)掃描裝置來實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)掃描。
[0004]為了控制產(chǎn)品加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率以及降低廢品率，發(fā)展表面形貌在線測(cè)量方法至關(guān)重要。但是，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)往往存在著大量的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)噪聲，空氣擾動(dòng)噪聲等，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生了極大的干擾。因此，增強(qiáng)白光波長(zhǎng)掃描干涉測(cè)量?jī)x的抗干擾能力，開展表面形貌伺服抗振系統(tǒng)的研制，提高系統(tǒng)的可靠性，具有非常重要的意義。而采用白光光源進(jìn)行表面測(cè)量時(shí)，現(xiàn)有的振動(dòng)補(bǔ)償方法是附加一個(gè)激光光源或單波長(zhǎng)光源作為參考干涉儀，這樣測(cè)量系統(tǒng)中將集成兩個(gè)光源，將導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)需要增設(shè)參考干涉儀進(jìn)行振動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)，本發(fā)明提供了一種只需使用一個(gè)光源即可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)補(bǔ)償?shù)谋砻嫘蚊部拐窀缮鏈y(cè)量系統(tǒng)。
[0006]表面形貌抗振干涉測(cè)量系統(tǒng)，包括白光光源，將白光光源過濾成單色光的聲光可調(diào)濾光器(A0TF)，和使單色光分成兩路的第一分光鏡，一路單色光經(jīng)第一物鏡7入射到被測(cè)工件8，另一路單色光經(jīng)第二物鏡10入射到參考反射鏡11，入射到被測(cè)工件8和參考反射鏡11的單色光被反射后在第一分光鏡處匯合并產(chǎn)生干涉，干涉光經(jīng)第二分光鏡16分成兩路，第一路干涉光進(jìn)入用于獲取被測(cè)工件8的表面形貌的測(cè)量模塊，第二路干涉光進(jìn)入用于抑制噪聲干擾的補(bǔ)償模塊；聲光可調(diào)濾光器依次與驅(qū)動(dòng)器，單片機(jī)掃頻模塊21和聲光可調(diào)濾光器與DSP模塊控制單元連接，單片機(jī)掃頻模塊21由聲光可調(diào)濾光器與DSP模塊控制單元觸發(fā)；
測(cè)量模塊包括CCD相機(jī)17和計(jì)算機(jī)18，測(cè)量模塊工作時(shí)單片機(jī)掃頻模塊21采用低速掃頻模式，第一路干涉光經(jīng)第一成像透鏡15進(jìn)入CCD相機(jī)17，CCD相機(jī)17采集第一路干涉光形成的干涉圖像并將干涉圖像輸入計(jì)算機(jī)18中，計(jì)算機(jī)18計(jì)算獲得被測(cè)工件8的表面三維形貌，被測(cè)工件8上任意點(diǎn)的高度值A(chǔ)(U)的計(jì)算公式為:
【權(quán)利要求】
1.表面形貌抗振干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:該測(cè)量系統(tǒng)包括白光光源，將白光光源過濾成單色光的聲光可調(diào)濾光器(AOTF)，和使單色光分成兩路的第一分光鏡，一路單色光經(jīng)第一物鏡入射到被測(cè)工件，另一路單色光經(jīng)第二物鏡入射到參考反射鏡，入射到被測(cè)工件和參考反射鏡的單色光被反射后在第一分光鏡處匯合并產(chǎn)生干涉，干涉光經(jīng)第二分光鏡分成兩路，第一路干涉光進(jìn)入用于獲取被測(cè)工件的表面形貌的測(cè)量模塊，第二路干涉光進(jìn)入用于抑制噪聲干擾的補(bǔ)償模塊；聲光可調(diào)濾光器依次與驅(qū)動(dòng)器，單片機(jī)掃頻模塊和聲光可調(diào)濾光器與DSP模塊控制單元連接，單片機(jī)掃頻模塊由聲光可調(diào)濾光器與DSP模塊控制單元觸發(fā)； 測(cè)量模塊包括CCD相機(jī)和計(jì)算機(jī)，測(cè)量模塊工作時(shí)單片機(jī)掃頻模塊采用低速掃頻模式，第一路干涉光經(jīng)第一成像透鏡進(jìn)入CXD相機(jī)，CXD相機(jī)采集第一路干涉光形成的干涉圖像并將干涉圖像輸入計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)計(jì)算獲得被測(cè)工件的表面三維形貌，被測(cè)工件上任意點(diǎn)的高度值的計(jì)算公式為:
2.如權(quán)利要求1所述的表面形貌抗振干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:白光光源與聲光可調(diào)濾光器之間依次設(shè)有使白光形成點(diǎn)光源的第一光闌，和將點(diǎn)光源分散成平行光的第一準(zhǔn)直鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的表面形貌抗振干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:聲光可調(diào)濾光器與第一分光鏡之間依次設(shè)有第二光闌和第二準(zhǔn)直鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的表面形貌抗振干涉測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:聲光濾光器驅(qū)動(dòng)器的輸出頻率由單片機(jī)掃頻模塊控制，所述的單片機(jī)掃頻模塊對(duì)驅(qū)動(dòng)器施加不同頻率的電信號(hào)，聲光濾光器從白光源中過濾出不同波長(zhǎng)的單色光。
【文檔編號(hào)】G01B11/30GK103471533SQ201310433699
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】曹衍龍, 吳紫澗, 管佳燕, 徐朋, 李博 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)