表面形貌抗振干涉測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】表面形貌抗振干涉測量系統(tǒng)，包括白光光源，聲光可調濾光器，第一分光鏡，第二分光鏡，測量模塊和補償模塊；聲光可調濾光器依次與驅動器，單片機掃頻模塊和聲光可調濾光器與DSP模塊控制單元連接，單片機掃頻模塊由聲光可調濾光器與DSP模塊控制單元觸發(fā)；測量模塊包括CCD相機和計算機，測量模塊工作時單片機掃頻模塊采用低速掃頻模式，聲光可調濾光器與DSP模塊控制單元受控于計算機；補償模塊包括光電探測器，DSP控制模塊和壓電陶瓷，補償模塊工作時單片機掃頻模塊采用高速掃頻模式。本發(fā)明具有只需使用一個光源即可實現(xiàn)振動補償?shù)模軌驅崿F(xiàn)在線測量，結構簡單、價格低廉的優(yōu)點。
【專利說明】表面形貌抗振干涉測量系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面形貌特征的測量方法。
技術背景
[0002]隨著精密加工技術的飛速發(fā)展，精密檢測技術所面臨的挑戰(zhàn)日益嚴峻，以表面測量為代表的現(xiàn)代精密測量技術也受到了越來越多的關注。在表面測量技術中，光學干涉測量具有非接觸、快速性、高精度等優(yōu)點，并能準確直觀地獲取被測工件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量領域占有重要的地位，獲得了比較廣泛的應用，但其采用激光或單波長光源作為系統(tǒng)的測量光源，會產(chǎn)生相位不確定問題，限制了測量深度。白光垂直掃描干涉儀采用低相干光源作為其測量光源，解決了相位不確定問題，但實現(xiàn)軸向的垂直掃描需要昂貴的微位移平臺，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械運動部件，可使用波長可調節(jié)激光源或白光源加上可控的波長掃描裝置來實現(xiàn)波長掃描。
[0004]為了控制產(chǎn)品加工質量、提高生產(chǎn)效率以及降低廢品率，發(fā)展表面形貌在線測量方法至關重要。但是，工業(yè)現(xiàn)場往往存在著大量的機器運轉振動噪聲，空氣擾動噪聲等，對測量系統(tǒng)產(chǎn)生了極大的干擾。因此，增強白光波長掃描干涉測量儀的抗干擾能力，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。而采用白光光源進行表面測量時，現(xiàn)有的振動補償方法是附加一個激光光源或單波長光源作為參考干涉儀，這樣測量系統(tǒng)中將集成兩個光源，將導致系統(tǒng)結構復雜，價格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術需要增設參考干涉儀進行振動補償?shù)娜秉c，本發(fā)明提供了一種只需使用一個光源即可實現(xiàn)振動補償?shù)谋砻嫘蚊部拐窀缮鏈y量系統(tǒng)。
[0006]表面形貌抗振干涉測量系統(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，第一路干涉光進入用于獲取被測工件8的表面形貌的測量模塊，第二路干涉光進入用于抑制噪聲干擾的補償模塊；聲光可調濾光器依次與驅動器，單片機掃頻模塊21和聲光可調濾光器與DSP模塊控制單元連接，單片機掃頻模塊21由聲光可調濾光器與DSP模塊控制單元觸發(fā)；
測量模塊包括CCD相機17和計算機18，測量模塊工作時單片機掃頻模塊21采用低速掃頻模式，第一路干涉光經(jīng)第一成像透鏡15進入CCD相機17，CCD相機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算機18中，計算機18計算獲得被測工件8的表面三維形貌，被測工件8上任意點的高度值A(U)的計算公式為:
【權利要求】
1.表面形貌抗振干涉測量系統(tǒng)，其特征在于:該測量系統(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，第一路干涉光進入用于獲取被測工件的表面形貌的測量模塊，第二路干涉光進入用于抑制噪聲干擾的補償模塊；聲光可調濾光器依次與驅動器，單片機掃頻模塊和聲光可調濾光器與DSP模塊控制單元連接，單片機掃頻模塊由聲光可調濾光器與DSP模塊控制單元觸發(fā)； 測量模塊包括CCD相機和計算機，測量模塊工作時單片機掃頻模塊采用低速掃頻模式，第一路干涉光經(jīng)第一成像透鏡進入CXD相機，CXD相機采集第一路干涉光形成的干涉圖像并將干涉圖像輸入計算機中，計算機計算獲得被測工件的表面三維形貌，被測工件上任意點的高度值的計算公式為:
2.如權利要求1所述的表面形貌抗振干涉測量系統(tǒng)，其特征在于:白光光源與聲光可調濾光器之間依次設有使白光形成點光源的第一光闌，和將點光源分散成平行光的第一準直鏡。
3.如權利要求2所述的表面形貌抗振干涉測量系統(tǒng)，其特征在于:聲光可調濾光器與第一分光鏡之間依次設有第二光闌和第二準直鏡。
4.如權利要求3所述的表面形貌抗振干涉測量系統(tǒng)，其特征在于:聲光濾光器驅動器的輸出頻率由單片機掃頻模塊控制，所述的單片機掃頻模塊對驅動器施加不同頻率的電信號，聲光濾光器從白光源中過濾出不同波長的單色光。
【文檔編號】G01B11/30GK103471533SQ201310433699
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權日:2013年9月22日
【發(fā)明者】曹衍龍, 吳紫澗, 管佳燕, 徐朋, 李博 申請人:浙江大學