[发明专利]一种光学系统定位工件曲面法线方向的方法及装置

权利要求书

1.光学系统定位工件曲面法线方向的装置，其特征在于：连接板(3)用螺栓固定在原设备主体(1)、(2)上，放大镜头固定座(5)、(1)1通过螺纹连接在连接板(3)上，2个CCD摄像头(4)采用孔和螺栓顶紧固定在放大镜头固定座(5)、(11)上；线形激光源固定座(6)和点状激光源固定座(10)用螺栓固定在连接板(3)上，线形激光源(8)和点状激光源(9)采用孔螺栓顶紧方式分别固定在线形激光源固定座(6)和点状激光源固定座(10)上。

2.光学系统定位工件曲面法线方向的方法，由点状激光源(9)和线形激光源(8)双光源系统和双光斑采集放大装置组成；其特征在于：点状激光源(9)的光线和X射线入射线平行，线形激光源(8)的光线方向在点状激光源(9)和X射线光源连线上；光斑采集放大装置由CCD接收器和光学放大镜头(7)、(12)组成；双光斑采集放大装置布置在与线形激光源(8)光线垂直的平面内，对称布置；用图像采集计算分析系统对光斑的极值进行分析；用六自由度工作台对工件进行位置调整；具体的方法如下：(1)位置关系：

A、点状激光源(9)照射所形成光斑的中心点始终在线形激光源(8)照射所形成条状光线的中心线上，且与X光源照射点中心位于同一条直线或者可知可调整的相对固定的位置，而且点状激光源(9)与X光源具有固定的位置关系；

B、光学放大镜头(7)、(12)安装在CCD摄像头(4)上，构成放大效果的摄像头；安装在线状激光源(9)的两侧，且相对于通过线形激光源(8)所形成直线的垂直平面对称，其中心线与垂线夹角为10-80度；两个CCD摄像头(4)的中心线在同一垂直平面上，而且这两条直线的交点是点状激光源(9)的中心；激光光源和摄像头调整好后，在测试过程中处于不可调整状态；六自由度工作台位于点状激光源(9)正下方，距离为0-400毫米；

(2)法线位置判别

首先将工件固定在工作台上，并且保证与工作台垂直的方向上有小R角表面法线存在；打开线形激光光源(8)，调整工作台高度和水平面内的两个坐标，使CCD摄像头(4)能够采集到在小R角表面形成的激光光斑；

比较通过图像采集分析系统得到的数据，如果激光线位于通过小R角最高点的垂直平面内则两个CCD摄像头(4)所采集到的光线形状应该对称，调整水平面内两个方向的坐标，即可达到这一结果；关闭线形激光光源(8)，打开点光源，调整水平面内的两个坐标，记录采集到的特征量处于极值时的位置；此时点状激光源(9)照射到工件小R角表面的位置即为法线方向。