1.一種垂直掃描測量白光干涉測頭,其特征在于:包括白光顯微干涉裝置(3)、垂直運(yùn)動(dòng)裝置(2)、雙光柵位移計(jì)量裝置(1)、圖像采集系統(tǒng)(9)、信號處理系統(tǒng)(7)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(8);
所述白光顯微干涉裝置(3)包括用于發(fā)出光束的照明光路(4)、用于接收光束并產(chǎn)生干涉條紋的顯微干涉組件(5)和用于攝像并能夠呈現(xiàn)出白光干涉圖像的CCD圖像拾取組件(6);顯微干涉組件(5)包括Mirau干涉顯微鏡(501),白光干涉圖像經(jīng)圖像采集系統(tǒng)(9)采集后,輸送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(8);
所述垂直運(yùn)動(dòng)裝置(2)包括垂直運(yùn)動(dòng)組件(201),其包括外平臺(tái)和設(shè)置在外平臺(tái)內(nèi)的能夠沿與待測工件(10)表面平行的方向作微運(yùn)動(dòng)的內(nèi)平臺(tái),Mirau干涉顯微鏡(501)與內(nèi)平臺(tái)固定連接;垂直運(yùn)動(dòng)組件(201)上還設(shè)有壓電陶瓷(202),壓電陶瓷(202)在壓電陶瓷微位移器驅(qū)動(dòng)電源的驅(qū)動(dòng)下能夠帶動(dòng)內(nèi)平臺(tái)作微運(yùn)動(dòng),從而帶動(dòng)Mirau干涉顯微鏡(501)運(yùn)動(dòng),完成對待測工件(10)表面的垂直掃描測量,壓電陶瓷微位移器驅(qū)動(dòng)電源由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(8)控制;所述雙光柵位移計(jì)量裝置(1)與內(nèi)平臺(tái)固定連接,雙光柵位移計(jì)量裝置(1)在內(nèi)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生周期移動(dòng)的干涉條紋并傳輸至信號處理系統(tǒng)(7),信號處理系統(tǒng)(7)進(jìn)行處理后得到垂直運(yùn)動(dòng)組件(201)的內(nèi)平臺(tái)的實(shí)時(shí)位移,并傳輸至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(8);
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(8)通過處理白光干涉圖像和垂直運(yùn)動(dòng)組件(201)的內(nèi)平臺(tái)的位移,得到待測工件(10)表面的三維形貌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直掃描測量白光干涉測頭,其特征在于:所述照明光路(4)包括白光光源(401)、光源支架(402)、第一照明光路鏡筒(403)、第二照明光路鏡筒(404)、照明光路鏡筒支架(405)、照明光路支承板(406)、透鏡組(407)、孔徑光闌(408)、視場光闌(409)、第一反射鏡(410)和第一透鏡(411);所述白光光源(401)固設(shè)在光源支架(402)上,光源支架(402)與第一照明光路鏡筒(403)的一端可拆卸固定連接,第一照明光路鏡筒(403)的另一端與第二照明光路鏡筒(404)的一端可拆卸固定連接,第二照明光路鏡筒(404)的另一端固設(shè)在照明光路鏡筒支架(405)上,照明光路鏡筒支架(405)固設(shè)在照明光路支承板(406)上,照明光路鏡筒支架(405)的側(cè)面開設(shè)有通孔A,透鏡組(407)安裝在第一照明光路鏡筒(403)內(nèi),孔徑光闌(408)和視場光闌(409)從上往下依次安裝在第二照明光路鏡筒(404)內(nèi),第一反射鏡(410)設(shè)置在照明光路鏡筒支架(405)內(nèi),第一透鏡(411)安裝在照明光路鏡筒支架(405)內(nèi)部靠近通孔A的位置,照明光路支承板(406)安裝在垂直運(yùn)動(dòng)組件(201)一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種垂直掃描測量白光干涉測頭,其特征在于:所述顯微干涉組件(5)還包括顯微鏡支架(502)、第二反射鏡(503)和分光鏡(504),Mirau干涉顯微鏡(501)固設(shè)在顯微鏡支架(502)上,顯微鏡支架(502)與內(nèi)平臺(tái)固定連接,在壓電陶瓷(202)驅(qū)動(dòng)內(nèi)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí),顯微鏡支架(502)跟隨內(nèi)平臺(tái)同步運(yùn)動(dòng),從而帶動(dòng)Mirau干涉顯微鏡(501)運(yùn)動(dòng),完成對待測工件(10)表面的垂直掃描測量;所述垂直運(yùn)動(dòng)組件(201)上開設(shè)有矩形槽,第二反射鏡(503)安裝在矩形槽內(nèi)部的上端,分光鏡(504)安裝在矩形槽內(nèi)部的下端,第一透鏡(411)的光軸經(jīng)過分光鏡(504)的中心點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種垂直掃描測量白光干涉測頭,其特征在于:所述CCD圖像拾取組件(6)包括CCD相機(jī)(601)、CCD相機(jī)架(602)、第二透鏡(603)、第三反射鏡(604)、圖像拾取光路鏡筒(605)、圖像拾取光路鏡筒支架(606)和圖像拾取光路支撐板(607),圖像拾取光路鏡筒支架(606)的側(cè)面開設(shè)有通孔B,CCD相機(jī)(601)固設(shè)在CCD相機(jī)架(602)的一端,CCD相機(jī)架(602)的另一端與圖像拾取光路鏡筒(605)的一端可拆卸固定連接,圖像拾取光路鏡筒(605)的另一端固設(shè)在圖像拾取光路鏡筒支架(606)上,圖像拾取光路鏡筒支架(606)固設(shè)在圖像拾取光路支撐板(607)上,透鏡(603)安裝在圖像拾取光路鏡筒(605)內(nèi),第三反射鏡(604)安裝在圖像拾取光路鏡筒支架(606)內(nèi),第三反射鏡(604)的反射面與第二反射鏡(503)的反射面相對安裝,圖像拾取光路支撐板(607)安裝在垂直運(yùn)動(dòng)組件(201)另一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種垂直掃描測量白光干涉測頭,其特征在于:所述雙光柵位移計(jì)量裝置(1)包括激光器(101)、放大鏡(102)、放大鏡鏡筒(103)、靜光柵(104)、靜光柵支架(105)、靜光柵調(diào)整板(106)、動(dòng)光柵(107)、動(dòng)光柵支架(108)、動(dòng)光柵運(yùn)動(dòng)連接板(109)、反射鏡A(110)、反射鏡支架A(111)、反射鏡B(112)、反射鏡支架B(113)、光電接收器(114)和傳感器盒(115);動(dòng)光柵(107)安裝在動(dòng)光柵支架(108)上,動(dòng)光柵支架(108)固定在動(dòng)光柵運(yùn)動(dòng)連接板(109)下部,動(dòng)光柵運(yùn)動(dòng)連接板(109)下部和垂直運(yùn)動(dòng)組件(201)的內(nèi)平臺(tái)相連;靜光柵(104)安裝在靜光柵支架(105)上,靜光柵支架(105)安裝在靜光柵調(diào)整板(106)上,靜光柵調(diào)整板(106)安裝在傳感器盒(115)的內(nèi)部;激光器(101)和放大鏡鏡筒(103)均安裝在傳感器盒(115)的上部且在相對兩側(cè),放大鏡(102)安裝在放大鏡鏡筒(103)內(nèi),反射鏡A(110)安裝在反射鏡支架A(111)上,反射鏡支架A(111)安裝在傳感器盒(115)內(nèi)部、靠近激光器(101)的一側(cè),反射鏡B(112)安裝在反射鏡支架B(113)上,反射鏡支架B(113)安裝在傳感器盒(115)內(nèi)部、靠近放大鏡(102)的一側(cè);
在激光器(101)發(fā)射的光束經(jīng)反射鏡A(110)反射的狀態(tài)下,光束依次經(jīng)過動(dòng)光柵(107)和靜光柵(104)發(fā)生衍射后產(chǎn)生干涉條紋,在垂直運(yùn)動(dòng)組件的內(nèi)平臺(tái)帶動(dòng)動(dòng)光柵(107)移動(dòng)時(shí),光電接收器(114)接收到周期移動(dòng)的干涉條紋,并傳輸至信號處理系統(tǒng)(7),信號處理系統(tǒng)(7)進(jìn)行處理后得到垂直運(yùn)動(dòng)組件(201)的內(nèi)平臺(tái)的實(shí)時(shí)位移,并傳輸至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種垂直掃描測量白光干涉測頭,其特征在于:所述第一反射鏡(410)與水平方向成45°角,第三反射鏡(604)與水平方向成45°角;第二反射鏡(503)安裝在矩形槽內(nèi)部的上端,且與水平方向成45°角,分光鏡(504)安裝在矩形槽內(nèi)部的下端,且與水平方向成45°角;反射鏡支架A(111)的正下方與水平方向成45O角,反射鏡支架B(113)的正下方與水平方向成45O角。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種垂直掃描測量白光干涉測頭,其特征在于:所述顯微鏡支架(502)一側(cè)設(shè)置有顯微鏡旋入筒(5021),顯微鏡旋入筒(5021)設(shè)置有內(nèi)螺紋,Mirau干涉顯微鏡(501)的一端與顯微鏡旋入筒(5021)之間螺紋連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種垂直掃描測量白光干涉測頭,其特征在于:所述 CCD相機(jī)架(602)下部設(shè)有外螺紋,圖像拾取光路鏡筒(605)的上部設(shè)有內(nèi)螺紋,CCD相機(jī)架(602)與圖像拾取光路鏡筒(605)之間通過螺紋連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種垂直掃描測量白光干涉測頭,其特征在于:所述垂直運(yùn)動(dòng)組件(201)為柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)。