[发明专利]基于光通量的微孔快速检测方法和装置

说明书

技术领域

本发明利用现代先进的光电子技术测量微孔的几何特征，具体为一种基于光通量的微孔快速检测方法与装置。

背景技术

随着工业技术和现代科学技术的迅速发展，机械制造水平不断的提高并且呈现微型化的发展趋势，微孔器件在机械、仪表、航空、电子、生物医疗和纺织工业中的应用越来越广泛。在航空工业上，地球同步卫星姿态和轨道控制小推力火箭发动机喷注器小孔直径均在400μm以下，这些微孔器件中的微孔质量直接影响整机的性能，因此对这些具有微孔类零件提出精密或超精密加工的同时，也对其检测精度和速度提出了更高的要求。

微孔测量是几何测量中的一项重要内容，其特点是：测量器具活动空间受到限制，操作调整不便并且测量效率低。微孔常见的质量问题有：

a、微孔孔径超差；

b、微孔轴线与基准面垂直度误差超差；

c、孔表面存在毛刺、未清洗掉的异物等缺陷。

按照测量时测头与被测孔壁是否接触分为接触式测量和非接触式测量，接触法测量主要有坐标测量机测量法、千分尺测量法等，它们的缺点是接触力的存在会引起测杆和测头的机械变形，容易造成较大的误差；非接触测量主要有光学成像法、电容法等，但是测量速度比较慢且操作复杂，不适宜大批量微孔检测。目前国内常用的测量方法是利用图像处理技术对微孔进行检测，但是检测效率比较低，不能满足日益增长的工业化需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于光通量的微孔快速检测方法，实现微孔几何参数高效、精确的测量，可有效解决工业领域微孔快速检测的实际需求。解决传统基于显微图像技术进行微孔测量时，由于光学系统景深限制，测量结果不能全面反映细长微孔作用长度范围内几何形貌特征的缺点。能够有效地判断微孔内壁是否存在污物、毛刺、微孔尺寸是否超差、微孔是否达到磨损等问题。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种基于光通量的微孔快速检测方法，用于检测待检试件上所开设的待测微孔质量，通过测定透过待测微孔的光通量评价该待测微孔质量，具体包括以下步骤：（1）在标准试件的一侧设置光源，而在标准试件的另一侧设置光通量检测装置，该光通量检测装置包括光纤以及安装在光纤一端的光电探测器，光纤另一端面向标准试件设置；（2）通过光电探测器，采集光源透过标准微孔的光通量经光纤传输后所对应的光电流标准值；采集时，光源发射的光线、处于采集状态标准微孔的轴线、光纤的轴线均处于同一直线；（3）将步骤（1）的标准试件更换为待测试件，通过光电探测器，读取光源透过待测微孔的光通量经光纤传输后所对应的光电流测量值，采集时，光源发射的光线、处于采集状态待测微孔的轴线、光纤的轴线均处于同一直线；（4）将待测微孔对应的光电流测量值与标准微孔的光电流标准值进行比对，即可进行该待测微孔的质量评价。

光纤端部与标准试件/待测试件之间的间距介于1-2mm。

所述光电探测器采集的光电流测量值/光电流标准值均经过多路微弱信号处理器进行放大、滤波、除噪预处理。

步骤（1）中所采用的标准试件上所开设的标准微孔成排设置；步骤（2）进行标准微孔光通量采集时，对成排设置的标准微孔逐列进行光电流标准值采集；各列标准微孔对应的光电流标准值之间存在的差异用于对步骤（3）所采集的相应列待测微孔对应的光电流测量值进行误差补偿。

本发明另一技术目的是提供一种实现上述基于光通量的微孔快速检测方法的装置，用于检测待检试件上所开设待测微孔，包括三维工作台、光源以及用于采集光源透过待检试件上所开设待测微孔光通量的光通量检测装置；光源、待检试件、光通量检测装置分别安装在三维工作台上，且光源、光通量检测装置分设于待检试件的两侧；光通量检测装置包括第一光纤接头、光纤、光电探测器以及第二光纤接头，每一个待检试件上所开设的每列待测微孔均对应地配置一根光纤、一个光电探测器，各光纤的一端通过第一光纤接头并接，另一端通过第二光纤接头并接后固定安装在三维工作台，各光电探测器对应于相应的光纤分别安装在第二光纤接头上；所述待测试件在三维工作台的驱动下，实现待测试件上所开设的待测微孔与光源正对；所述光通量检测装置在三维工作台的驱动下，实现光纤与待测试件上所开设的待测微孔正对、光纤与待测试件上所开设的待测微孔之间的间距调整。