[发明专利]一种集成共焦法与三角法的位移测量方法

权利要求书

1.一种集成共焦法与三角法的位移测量方法，其特征在于：该方法具体如下：

步骤一：构建集成共焦法与三角法的位移测量测头装置；所述的集成共焦法与三角法的位移测量测头装置包括激光共焦位移传感器探头、探头固定夹具二、探头固定夹具一、测头面板、固定座、位置敏感元件、透镜保持架和聚焦透镜；所述的探头固定夹具一与探头固定夹具二固定，并夹紧激光共焦位移传感器探头；探头固定夹具一与测头面板固定；所述的位置敏感元件固定在固定座上，固定座与测头面板固定；所述的聚焦透镜固定在透镜保持架上，透镜保持架与测头面板固定；激光共焦位移传感器探头与激光共焦位移传感器本体的光学单元及控制器连接组成激光共焦位移传感器；激光共焦位移传感器探头所发出的测量光由激光共焦位移传感器本体的光学单元产生，并通过光纤传输到激光共焦位移传感器探头；激光共焦位移传感器探头所发出测量光的中心轴线与聚焦透镜的中心轴线位于同一平面内；位置敏感元件的信号输出端与控制器连接；所述的激光共焦位移传感器、聚焦透镜以及位置敏感元件组成三角法位移测量系统；

步骤二：将测头面板固定在三坐标测量机的Z轴上，并使激光共焦位移传感器探头所发出测量光的中心轴线与三坐标测量机的Z轴平行；

步骤三：在激光共焦位移传感器量程范围内标定位置敏感元件的工作范围s₁s₂，并对三角法位移测量系统的工作范围进行标定；

步骤四：将被测物放置在三坐标测量机平台的测量区域内，并以三坐标测量机的X、Y、Z坐标轴建立测量坐标系；

步骤五：三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴平移，调整测头面板在Z坐标轴上的位置，使聚焦透镜聚焦被测物表面的漫反射光后，在位置敏感元件上形成的光斑位置点在s₀处，并记录此时三坐标测量机Z轴的Z坐标值Z₀，s₀为工作范围s₁s₂的中心位置；

步骤六：三坐标测量机的Z轴沿X或Y坐标轴方向平移，带动激光共焦位移传感器探头对被测物表面进行扫描测量；对待测点i进行测量时，首先获取三角法位移测量系统的输出值，并判断在待测点i处聚焦透镜所聚焦的光斑是否位于范围s₁s₂内，若位于范围s₁s₂内，则保存此时激光共焦位移传感器的测量坐标值(X_i,Y_i,Z_i)，其中i＝1,2,3……,n，n为被测物表面扫描测量过程中的待测点总个数；若待测点i处聚焦透镜所聚焦的光斑位于范围s₂s′₂内，则三坐标测量机的Z轴驱动测头面板沿Z坐标轴方向下移，直至使聚焦透镜聚焦的光斑位置回到范围s₁s₂内，并记录三坐标测量机沿Z坐标轴方向移动的距离Δz，保存此时激光共焦位移传感器的测量坐标值(X_i,Y_i,Z_i-Δz)，保存完成后三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴方向上移Δz复位；若待测点i处聚焦透镜所聚焦的光斑位于范围s₁s′₁内，则三坐标测量机的Z轴驱动测头面板沿Z坐标轴方向上移，直至使聚焦透镜聚焦光斑位置回到范围s₁s₂内，并记录三坐标测量机沿Z坐标轴方向移动的距离Δz，保存此时激光共焦位移传感器的测量坐标值(X_i,Y_i,Z_i+Δz)，保存完成后三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴方向下移Δz复位；

步骤七：重复步骤六的逐点扫描测量过程，直至完成整个被测物表面的扫描测量。