[发明专利]差动共焦瞄准触发式空心球体内外轮廓及壁厚测量方法与装置

摘要

本发明属于光学精密测量领域，涉及差动共焦瞄准触发式空心球体内外轮廓及壁厚测量方法与装置。该方法利用差动共焦式“光探针”传感器对空心球体的内外表面进行瞄准，配合工作台的旋转，可以完成整个空心球体内外表面轮廓和壁厚的测量。同时可以利用光瞳滤波技术提高系统的分辨力和灵敏度。本发明首次提出利用差动共焦响应曲线的零点去触发测量空心球体内外表面的轮廓和壁厚，解决了空心球体内外表面轮廓和壁厚不能同时测量的难题。差动共焦式“光探针”传感器探测的是光强信号，具有精度高、抗环境干扰能力强、不损坏被测对象等优点。

主权项

1.差动共焦瞄准触发式空心球体内外轮廓及壁厚测量方法，其特征在于：①平行光透过偏振分光镜(1)、1/4波片(2)，经过物镜(3)会聚到透明或半透明空心微球(7)；光线经过空心微球(7)的外表面或内表面反射后，通过物镜(3)、1/4波片(2)和偏振分光镜(1)进入差动共焦瞄准触发系统(10)；②使物镜(3)在光轴方向做高速振动扫描，差动共焦响应曲线上的零点(21)、零点(22)分别对应物镜(3)聚焦到空心微球(7)外、内轮廓位置；③通过差动瞄准触发系统(10)依次探测零点(21)、零点(22)，来分别测量与探测零点(21)和零点(22)对应物镜(3)的振动位置(4)和振动位置(6)，其值分别记为a和b；其中a为瞄准点对应空心微球(7)外表面轮廓的高度值，b为瞄准点对应空心微球(7)内表面轮廓的高度值；④a和b相减得到微球(7)在瞄准点处的壁厚(23)；⑤空心微球(7)随着工作台(8)匀速旋转，旋转过程中重复使用步骤③，得到空心微球(7)外表面轮廓的高度值数据{a1，a2，a3，...，an}、内表面轮廓的高度值数据{b1，b2，b3，...，bn}及每个瞄准点相对应的旋转角度值{θ1，θ2，θ3，...，θn}；⑥由{a1，a2，a3，...，an}和{θ1，θ2，θ3，...，θn}可以计算空心微球(7)的外表面轮廓；⑦由{b1，b2，b3，...，bn}和{θ1，θ2，θ3，...，θn}可以计算空心微球(7)的内表面轮廓；⑧由{a1，a2，a3，...，an}和{b1，b2，b3，...bn}相减，得到一组空心微球(7)的壁厚值：{Δ1，Δ2，Δ3，...，Δn}。