[发明专利]非接触空间测量的方法和装置

说明书

本发明涉及非接触测量的电-光系统和机构，尤其是用于测量物体边缘轮廓与标准值之间的偏离。用图例对阴极射线管用的面屏封边和玻锥封边的不平直度测量作出详细的说明。

阴极射线管、尤其是那些用于电视机和计算机显示的阴极射线管，在其矩形状的面屏上有矩形显示表面。通常，制造这种显象管最方便的方法是采用分立的面屏和与之配合管壳玻锥加工封接而成。经过特殊处理的面屏和玻锥，借助于一种失透性焊接玻璃把面屏和玻锥封接在一起，这种焊接玻璃呈小珠状加到封边，通常是玻锥封边，封接过程中，这封边和相配合的面屏的封边熔化，迅速完成封接过程。从而，封接的玻锥和面屏的封边，应该在它们整个封接长度上配合准确，以此保证在整个长度上封边厚度的均匀性和高质量。平直的封边，如在面屏和玻锥凸缘上的封边，可以在许多应用上加以采用，本发明将作为对平直的平面封边的平直度偏离的测量来公开发明内容。

在制造电视显象管过程中，面屏和玻锥二者封边的平直度，对他们二者是否封接合适是很重要的。过去，为了保证合适的封接，一向把封接表面磨平。采用熔融玻璃态来精密地形成平直的封边可省掉昂贵的研磨操作。然而，所形成的封边需要一定的模具精度，该精度规定了加工过程中的模具形状的保持以及产品的封边平直度检验合格。希望对封边平直度进行百分之百地监控生产，监控速度要与玻璃件的形成过程相一致，致使数据量和精度足以允许在模具成形中进行误差校正以及在适量连机检测点允许检验所有产品的封边质量。

迄今;一直采用机械检测装置确定封边的平直度，间隔和精度的限制结果是通常采用一个围绕封边周缘有16个测试点的计测规，提供精确到±4-5μ的读数。对此，希望沿工件的周缘有更大量计测点，用机械传感器难以达到这样的计测点间隔。此外，机械传感器需悬置，不易操作，或者会提供有误的读数。

因此，希望通过非接触的手段来进行封边平直度的计测，以避免受到机械传感器的限制。

本发明的一个目的是提高非接触空间测量的精度，速度和空间测量的密度。

本发明的第二个目的是改进计测的方法和改进计测轮廓的装置，尤其这种装置检测待测工件与标准轮廓如平直封边的偏离。

其它目的是沿轮廓在计测点很密的情况下，迅速提供轮廓与标准值偏离的一系列读数。

其它目的是避免探测元件对探测轮廓的机械运动或机械接触。

其它目的是减小对于单个轮廓测量的空间要求，因此允许在给定空间内进行更大量的测量。

附带的目的是在宽的位置变化范围内调节轮廓相对于轮廓计测系统检测元件的空间位置。

按上述目的，本发明的一个特征是，一种新型的光学系统，其中测量平面内的光受到窄缝的限制，在该平面内有它的角分量，致使沿着平面设置的用于测量光束的探测器可以取得高精度的光束宽度测量。一束近似准直的光束产生一个边缘阴影，该边缘离开探测器和它的探测光学系统可以有一个大的间隔范围。用第二透镜使第一透镜上的阴影在探测器上成象，到达探测器上的光的角分量受到带有垂直于测量平面的窄缝的档板的限制，该档板放置在第一透镜的后焦平面上。

本发明的第二个特征是，把上述的光学系统与歪象光学系统结合，在后一个光学系统中，准直光束仅在垂直于测量方向的平面内利用柱面透镜变成发散。参比和欲测量的边缘的位置确定成部分地挡住该发散光束，这些边缘的阴影在光束的准直范围内被间隔开，在参比和测量量边缘之间通过的这部分光束，在垂直于测量平面的平面内再次受到准直，并射向探测光学系统。

本发明的第三个特征是：在探测器和成象透镜（使象成在探测器上）之间有一个柱面透镜鲈诖怪庇诓饬糠较蛏暇哂姓糯蟊妒糜诎蜒夭饬糠较蚱叫械墓饩劢购图小Ｔ谔讲馄髯骱峁饬糠较蛟硕保谔讲馄魃弦渤氏直咴狄跤啊?

第四个特征包括：在光学系统的光束端部，参比边缘和测量边缘的阴影的实际间距靠扫描入射光束来确定，并且在信号值逐步增加区和降低区之间，即在对应整个最大入射光的信号值恒定或基本恒定的区间内确定扫描信号的大小，同时将间距测量限制设定在恒定区的 1/2 光强。