[发明专利]一种共聚焦激光测量方法

说明书

本发明公开了一种共聚焦激光测量方法，该测量方法利用共聚焦点模拟标准测量球头的形状，光束沿着标准测量球头的球面等高线分层扫描，从内向外、按照不同半径的同心圆等步长测量，获得一组数据：（x,y,d），画出三维图。本发明的有益效果是：利用共聚焦点模拟测量球头形状，采用球面等高线分层扫描的方式，形成与标准测量球头一致的形状对工件表面测量，形成与标准测量球头完全一致的测量接触面，其测量方法能够应用于非光滑表面，并在基准溯源的标准下实现测量数据的一致。

技术领域

本发明涉及共聚焦激光测量技术领域，特别是一种共聚焦激光测量方法。

背景技术

现有共聚焦技术仅能应用于光滑表面，而在非光滑表面应用时测量数据在与溯源基准静态比较时数据不等，因此，带来基准溯源误差。其主要原因是非光滑表面的粗糙度的影响，光斑直径太小，而基准球头较大，在表面不光滑的情况下，两者数据形成差异。传统探针是一个球头，通常0.5-3mm不等，在测量时接触面远远大于共聚焦光点，在非光滑表面的测量时，由于球头接触的点为表面峰值的集合，共聚焦测量光点在U级，常常测量时会在表面的峰值和谷底。在两种测量对比时，产生误差。因此，在以球头探针计量溯源时无法同一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够应用于非光滑表面并在基准溯源的标准下实现测量数据的一致共聚焦激光测量方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种共聚焦激光测量方法，该测量方法利用共聚焦点模拟标准测量球头的形状，光束沿着标准测量球头的球面等高线分层扫描，从内向外、按照不同半径的同心圆等步长测量，获得一组数据：（x,y,d），画出三维图；

其中，所述的光束沿着标准测量球头的球面等高线分层扫描，从内向外，按照不同半径的同心圆等步长测量，获得一组数据：（x,y,d）的具体操作步骤为：

S1、设同心圆半径r的值域范围为[0, r_max]，原点坐标（x,y）设为（0，0），采样步长为step；

S2、计算所有的采样半径列表 radius；

S3、添加原点至采样列表Pos；

S4、循环每个采样半径：

计算采样步数： steps，

计算旋转角度： curve，

生成采样偏转角度列表 s，

计算该半径下所有采样点坐标集合（x，y）=(r*sin(s),r*cos(s))，

将（x,y）添加至Pos；

按照半径步长a、圆周步长b来采样测量值d；

S5、基于以上采样数据再进行概率密度估计：

基于采样数据集depth，数据集大小为n，使用Parzen窗法生成depth的概率密度分布函数。

设 depth={d₁，d₂，…，d_n}, Parzen窗概率密度估计方法如下：

窗宽度选择为，以值x为中心，窗中包含的样本个数为：

；

估计的概率密度函数为：

；

其中核函数采用高斯核：；

使用步骤S5中方法生成测量数据。

本发明具有以下优点：