[发明专利]一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置及方法，通过采用两台共聚焦显微镜直接定位量块的两个测量面，实现量块长度的测量，无需借助辅助面，避免了采用其他原理单方向测量时存在的量块与辅助面研合间隙造成的测量误差，结果更为准确可靠。本发明涉及的一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置采用两台共聚焦显微镜对顶测量的方式，通过定位量块两个测量面实现测量，无需进行全范围扫描，仅需在量块的测量面附近进行慢速扫描，其余位置均可快速移动，在测量长度较长的量块时，可有效提升测量效率。

技术领域

本发明涉及一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置及测量方法，属于计量检测技术领域。

背景技术

量块是长度计量的基准，用于测量仪器、量具和精密零件的调整和校正。其制造材料一般为特殊材质的合金钢、陶瓷等，形状为长方体，六个面中有两个相互平行、极为光滑平整的测量面，两面之间具有精确的工作尺寸。量块的主要特点是形状简单、量值稳定、耐磨性好及使用方便等，除可单独作为特定的量值使用外，还可通过研合组成所需的各种不同尺寸使用。根据JJG 146-2011《量块检定规程》，量块长度定义为一个测量面上的任意点到与其相对的另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离。辅助体的材料和表面质量应与量块相同。

量块的测量方法可分为光干涉直接测量法和比较检定测量法。光干涉直接测量法使用标准光波波长，把量块测量面当作干涉仪的测量镜面进行测量，典型的仪器是柯氏干涉仪。比较检定测量法采用高等级量块作为标准量，利用高精度测长仪器对低等级量块和标准块长度之间的偏差进行准确测量，常用的仪器有测长机和接触式干涉仪。上述方法及仪器均需借助辅助面实现测量，测量前需将量块与辅助面进行研合，采用单个测头测量量块工作面和辅助面的距离，测量结果易受辅助面材料、表面质量影响。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置及方法，能够精确测量量块的尺寸。

为实现上述目的，本发明提供一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置，包括用于放置量块的载物台，载物台的两侧分别设有一个直线运动装置，两个直线运动装置上分别安装有一个共聚焦显微镜，两个共聚焦显微镜在直线运动装置的驱动下相互靠近或远离；每个直线运动装置配置有一个用于测量直线运动装置运动位移的激光干涉仪测距装置；

所述共聚焦显微镜用于采集量块的表面形貌数据，并将采集的数据传输给上位机；所述激光干涉仪测距装置与上位机连接并向上位机反馈直线运动装置的运动位移信号；

所述上位机用于根据量块的表面形貌数据和直线运动装置的位移信号计算得出量块的尺寸参数；所述上位机还用于根据激光干涉仪测距装置反馈的信号控制直线运动装置的运动。

优选地，所述激光干涉仪测距装置包括激光干涉仪、第一反射镜、第二反射镜以及设置在直线运动装置上的末端反射镜，激光干涉仪发出的激光束依次经第一反射镜、第二反射镜反射至末端反射镜，末端反射镜再将激光束沿原路依次经第二反射镜、第一反射镜反射至激光干涉仪。

优选地，所述激光干涉仪与第一反射镜之间的激光束路径垂直于第一反射镜与第二反射镜之间的激光束路径，第二反射镜与末端反射镜之间的激光束路径垂直于第一反射镜与第二反射镜之间的激光束路径。

优选地，所述激光干涉仪设在直线运动装置的下方。

优选地，两个共聚焦显微镜及两个直线运动装置、两个激光干涉仪测距装置对称地设置在载物台两侧。

优选地，两个直线运动装置共线设置，两个共聚焦显微镜的光轴同轴设置。

优选地，所述末端反射镜设在直线运动装置的尾部。

与本发明的一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置相应地，本发明还提供一种基于共聚焦显微镜的量块测量方法，采用上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的测量装置进行测量作业，包括如下步骤：