[发明专利]一种大量程聚焦式激光点位移测量系统

说明书

本发明涉及一种大量程聚焦式激光点位移测量系统，包括半导体激光二极管、衍射光栅、分光棱镜、1/4波片、准直透镜、物镜、柱面镜、四象限探测器、信号调理电路，采集电路和工控机，四象限探测器检测到的聚焦误差信号依次经过信号调理电路和采集电路后输入到工控机，工控机根据聚焦误差信号测量被测工件表面形貌。其特征在于，所述的物镜为显微物镜，所述的信号调理电路包括低通滤波器，用以滤去1/2倍采样频率以上的信号。

技术领域

本发明属于表面形貌质量检测装置技术领域，涉及一种大量程聚焦式激光点位移测量系统

背景技术

随着微纳器件的逐步应用，微纳米测量技术也随之越来越受到广泛重视，出现了诸如激光干涉仪、电感测微仪、高精度电容式传感器、霍尔式微位移传感器等微位移感测方法和设备，但是现有设备存在价格昂贵、稳定性差和使用受限等问题。长期以来，各种测量原理的非接触式测量方法得到迅速的发展，可实现对表面形貌的无损测量。基于聚焦探测原理的激光测量是一种高精度的点测量方法，目前已在工业生产中得到了应用。为了使测量系统压缩光路具备小型化，便携性等的特点，我们可以借助商业DVD的激光读数头模块，通过更换商业DVD的激光读数头模块的物镜来扩展其测量范围。商业DVD的激光读数头模块由光电管、半反光棱镜、聚焦透镜等光学元件组成。由于商业DVD激光读数头模块线性测量范围较小。本发明对可以商业DVD的激光读数头模块的物镜进行更换，增大商业DVD激光读数头模块的测量范围，实现了更大范围的表面三维形貌测量。

发明内容

本发明的目的是对现有的DVD激光读数头进行改进，增大其线性测量范围，提供一种可以实现较大范围的表面形貌轮廓测量的大量程聚焦式激光点位移测量系统。本发明更换商用DVD激光读数头模块中的物镜，利用显微物镜来替代物镜，从而提高线性测量范围，实现较大范围的表面形貌轮廓测量。本发明的大量程聚焦式激光点位移测量系统具有体积小、成本低等特点，易于应用推广。技术方案如下：

一种大量程聚焦式激光点位移测量系统，包括半导体激光二极管、衍射光栅、分光棱镜、1/4波片、准直透镜、物镜、柱面镜、四象限探测器、信号调理电路，采集电路和工控机，四象限探测器检测到的聚焦误差信号依次经过信号调理电路和采集电路后输入到工控机，工控机根据聚焦误差信号测量被测工件表面形貌。其特征在于，所述的物镜为显微物镜，所述的信号调理电路包括低通滤波器，用以滤去1/2倍采样频率以上的信号。

优选地，显微物镜的放大倍数为4×至20×。

附图说明

图1：一种大量程聚焦式激光点位移测量系统光路示意图。

图2：一种大量程聚焦式激光点位移测量组装示意图。

图3：采用放大倍率4X显微物镜时的聚焦误差信号曲线。

图4：采用放大倍率10X显微物镜时的聚焦误差信号曲线。

图5：采用放大倍率20X显微物镜时的聚焦误差信号曲线。

具体实施方式