[发明专利]一种基于激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路及方法

说明书

本发明公开了一种基于激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路，通过多个反光镜、半反半透镜、扩束镜、光楔、分光棱镜、成像透镜、CCD相机、He‑Ne激光器、波片和压电陶瓷组成；本发明还公开了测量方法，首先调整光路；然后使斜齿轮绕X轴旋转，在仿真程序里面进行齿轮齿面光路追迹计算，实现此齿轮的全域测量，能够提高激光在斜齿轮齿面上的照射面积甚至实现整个齿面上的全域测量，解决了现有技术中测量光线被遮挡，测量光线无法到达CCD成像表面而导致的齿根面域形状信息缺失的问题。

技术领域

本发明属于齿轮齿面测量技术领域，涉及一种基于激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路。

本发明还涉及一种基于激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路测量方法。

背景技术

激光干涉测量法具有快速、非接触及高精度的优点，是测量复杂曲面(如：齿轮齿面、动静压轴承内表面等)形状误差的有效方法。

在激光干涉测量系统中，干涉图像使唯一采集的三维数据信息，采集的干涉图像的质量影响着图像处理的过程，决定着被测齿面域的测量结果。就斜齿轮齿面等复杂螺旋曲面的激光干涉测量技术而言，起初，通过Mach-Zehnder干涉仪来测量渐开线直齿轮的齿面，获得较为清晰的齿面干涉条纹图像，之后，经光路系统的改进应用于斜齿轮齿面的测量。测量系统中包括双光楔，可对渐开线斜齿轮齿面进行测量，由于螺旋角等原因的存在，测量系统中测量光线会被遮挡，测量光线无法到达CCD成像表面，使得部分区域没有干涉条纹图像，且这些未能测量区域大多数对应在实际斜齿轮齿面的齿根区域，造成齿根面域形状信息的缺失。

为了解决这个问题，对齿轮齿面误差进行精准测量，优化激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路；

本发明的另一个目的是提供一种基于激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路测量方法，能够提高激光在斜齿轮齿面上的照射面积甚至实现整个齿面上的全域测量，解决了现有技术中测量光线被遮挡，测量光线无法到达CCD成像表面而导致的齿根面域形状信息缺失的问题。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种基于激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路，包括在水平方向依次排布的反光镜a、半反半透镜、成像透镜和CCD相机，半反半透镜正下方依次放置有光楔a、光楔b、扩束镜b和分光棱镜b，分光棱镜b的一侧设置有He-Ne激光器；

反光镜a正下方依次设置有扩束镜a和分光棱镜a，分光棱镜a与分光棱镜b处于同一条直线上，且分光棱镜a位于分光棱镜b远离He-Ne激光器的一侧，分光棱镜a远离分光棱镜b的一侧依次设置有1/4波片、反射镜b和压电陶瓷。

本发明的第一个技术方案的特点还在于：

其中He-Ne激光器的波长为632.8nm，分光棱镜a和分光棱镜b为偏振分光棱镜。

本发明的第二个技术方案是，一种基于激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路测量方法，采用一种基于激光干涉法的斜齿轮齿面形貌测量光路，其特征在于，具体按一下步骤实施：

步骤1，首先安装测量光路，然后将斜齿轮放置于光楔a和光楔b之间；

步骤2，调整光路；

步骤3，使斜齿轮绕X轴旋转，在仿真程序里面进行齿轮齿面光路追迹计算，实现此齿轮的全域测量。

本发明的第二个技术方案的特点还在于：

其中步骤2中调整光路保证物体光路和参照光路的共光路；

其中步骤3中，当齿轮模数为3，齿数为60，螺旋角和压力角均为20度，齿宽为15，螺旋方向为右旋时，在仿真程序里面对齿轮旋转2.85度时，可实现此齿轮的全域测量。