[发明专利]一种基于色散共焦光谱法的表面粗糙度测量系统及其方法

权利要求书

1.一种基于色散共焦光谱法的表面粗糙度测量系统，其特征包括：横向位移控制单元(1)、信号发生与信号处理单元(2)和光栅测量单元(3)；

所述横向位移控制单元(1)包括：音圈电机定子(4)、音圈电机动子(5)、弹簧(6)、音圈电机动子定位块(7)、色散共焦测头夹持装置(8)、色散共焦测头(9)、调整旋钮(20)、平台底板(21)、固定板(22)、滑块(23)和导轨(24)；

所述信号发生与信号处理单元(2)包括：光纤(10)、光纤耦合器(11)、宽光谱光源(12)、光谱仪(13)、光栅采集卡(14)、音圈电机电源(15)；

所述光栅测量单元(3)包括：光栅读数头(18)和光栅主尺(19)；

在所述平台底板(21)上设置有所述音圈电机定子(4)，并通过所述固定板(22)进行固定；在所述音圈电机定子(4)内设置有所述音圈电机动子(5)，从而构成音圈电机；在所述音圈电机动子(5)的端面上设置有所述色散共焦测头夹持装置(8)；

在所述色散共焦测头夹持装置(8)的上表面设置有所述音圈电机动子定位块(7)，并通过所述弹簧(6)与所述音圈电机定子(4)相连；

在所述色散共焦测头夹持装置(8)的下表面设置有所述滑块(23)，在所述滑块(23)上固定有所述光栅主尺(19)；在所述平台底板(21)上设置有所述导轨(24)，在所述导轨(24)上固定有所述光栅读数头(18)；所述滑块(23)处于所述导轨(24)中；

在所述色散共焦测头夹持装置(8)的端部贯穿设置有所述色散共焦测头(9)，并通过固定螺丝(17)进行固定；在所述色散共焦测头(9)的正下方放置有被测物(16)；在所述平台底板(21)的底部设置有所述调整旋钮(20)，用于调节所述横向位移控制单元(1)相对于所述被测物(16)的水平度；

所述光纤(10)与所述色散共焦测头(9)相连接，再通过所述光纤耦合器(11)分别与所述宽光谱光源(12)和所述光谱仪(13)相连接；

所述音圈电机电源(15)与所述音圈电机定子(4)相连，用于控制所述音圈电机动子(5)的移动方向；所述光栅采集卡(14)与所述光栅读数头(18)相连，用于测量所述滑块(23)的横向位移。

2.一种利用权利要求1所述的基于色散共焦光谱法的表面粗糙度测量系统的测量方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1、设置所述被测物(16)的评定长度为L；调整所述被测物(16)，使得所述色散共焦测头(9)对准所述评定长度L起始点；

步骤2、所述宽光谱光源(12)发出的宽光谱光，并通过所述光纤(10)传输到所述色散共焦测头(9)中的色散镜头上，从而产生不同波长的色散光照射到所述被测物(16)的表面上，仅在所述被测物(16)的表面上处于汇聚状态的光波经过所述色散共焦测头(9)返回到所述光纤(10)中，并传输至所述光谱仪(13)中；

步骤3、所述音圈电机电源(15)为所述音圈电机定子(4)供电，使得所述音圈电机动子(5)带动所述色散共焦测头夹持装置(8)移动，从而驱动所述色散共焦测头(9)沿着所述评定长度L起始点开始移动，并由光栅采集卡(14)测量所述滑块(23)的横向位移，从而得到所述色散共焦测头夹持装置(8)所移动的距离；

步骤4、当所述色散共焦测头夹持装置(8)达到评定长度L终点时，所述音圈电机电源(15)断电，并通过所述弹簧(6)和音圈电机动子定位块(7)固定所述色散共焦测头夹持装置(8)的位置，从而在所述光谱仪(13)中得到在所述评定长度L内的被测物(16)表面高度所对应的光谱信号。