CN101900542A - 一种磁辊表面粗糙度的无损测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁辊表面粗糙度的无损测量装置，该装置包括由激光器、透镜、起偏器、偏振分束器、平面反射镜、1/2波片、分束器、1/4波片、聚焦物镜组成的光学部分、由光功率计、微机及显示界面组成的光探测部分及由支架和转动装置组成的机械部分。本发明采用两光束共光路、同心聚焦扫描可实现表面粗糙度的绝对测量，使用一个1/2波片改变一路光束的偏振态，避免了传统测量系统中光路具有可逆性的问题，保证了系统的稳定性，使用一个1/4波片使接收端的光束偏振态方向一致，使干涉信号可见度最大。该系统光路结构简单，且测量精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁辊表面粗糙度的无损测量装置。
背景技术
目前测量物体表面粗糙度的方法主要有机械方法与光学方法两大类。触针法是机械方法中的代表，触针法的原理是当触针直接在工件被测表面上轻轻划过时，由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移动，通过这种移动把电子装置信号加以放大，然后通过指零表或其它输出装置将有关粗糙度的数据或图形输出来，触针法具有0.1nm的灵敏度和很高的横向分辨率，但它是接触式测量，容易划伤工件表面。常用的光学方法包括散斑法、干涉法等。散斑法的原理是将激光束以一定角度照射待测表面，由CCD摄像装置采集改变入射角前后由待测表面所散射的散斑图样，利用图像采集卡将图像存入计算机，经过数据处理便可测量出待测表面的粗糙度。散斑法虽然容易实现高速和自动化测量，然而它们的结果很难用表面形貌的参数定量评定，只能作为比较测量。
发明内容
鉴于以上技术背景，提供一种利用光的干涉原理测量磁辊表面粗糙度的方法。该测量装置由光学部分和两个光功率计组成。其中光学部分由激光器、起偏器、上偏振分束器、下偏振分束器、上反射镜、下反射镜、1/2波片、半反半透镜、1/4波片组成，其中，激光器、起偏器、上偏振分束器、下反射镜依次在同一直线上，起偏器、上偏振分束器和下反射镜的中心对准激光光源发射处，激光器、起偏器、上偏振分束器相互平行，与下反射镜在水平方向上呈45度夹 角；上偏振分束器右侧平行放置有上反射镜，上反射镜平行于下反射镜；上反射镜、1/2波片、半反半透镜、偏振分束器、1/4波片中心依次在同一直线上，其中，半反半透镜平行于上反射镜，1/2波片、偏振分束器和1/4波片均平行于起偏器；1/4波片下方平行放置待测工件；两个光功率计分别位于半反半透镜和下偏振分束器右侧。
本发明采用两光束共光路、同心聚焦扫描可实现表面粗糙度的绝对测量。使用一个半波片改变一路光束的偏振态，避免了传统测量系统中光路具有可逆性的问题，保证了系统的稳定性。使用一个1/4波片使接收端的光束偏振态方向一致，使干涉信号可见度最大。该系统光路结构简单，容易实现。
附图说明
附图1是磁辊表面粗糙度无损测量系统图
1、激光器，2、起偏器，3、上偏振分束器，4、下反射镜，5、上反射镜，6、1/2波片，7、半反半透镜，8、下偏振分束器，9、1/4波片，10、待测工件，11、上光功率计，12、下光功率计。
具体实施方式
参照附图，开启激光器1，激光器1发出的光束经与X轴成θ角的起偏器(2)变为线偏振光，经上偏振分束器(3)后分为两束光，一束光变为与P分量偏振方向相同的线偏振光，然后经下偏振分束器(10)全透射，另一束光为偏振方向为Y轴方向的P分量，此束光经下反射镜(4)反射后在半反半透镜(11)处发生半反半透；另一束光的偏振方向为沿X轴方向的S分量，此束光被反射到上反射镜(5)上，经上反射镜(5)反射的S分量经光轴方向与X轴成45度的1/2波片(6)后在半反半透镜(7)处发生半反半透，其中反射光束与经下反射镜(4)反射并在半反半透镜(7)处透射的光束发生干涉，干涉光被上光功率 计(11)接收，光功率计得到的光强值作为参考信号。
经下反射镜(4)反射并在半反半透镜(7)处发生反射的光束经过下偏振分束器(8)透射后，经1/4波片(9)后到达待测工件(10)表面反射后，再次经过1/4波片(9)，在下偏振分束器(8)处发生全反射，此束光作为测量光；另一路经上反射镜(5)反射的S分量经光轴方向与X轴成45度的1/2波片(6)后在半反半透镜(7)处发生半反半透，其中透射的光束经过1/4波片(9)入射到待测表面(10)上，再经待测工件(10)表面反射后，再次经过1/4波片(9)到达下偏振分束器(8)处发生全反射；在下偏振分束器(8)发生全反射，反射光束与上述测量光发生干涉，干涉光并被下光功率计(12)接收，成为包含待测表面信息的光强信号。
将上光功率计(11)接收的参考信号和下光功率计(12)接收的包含被测表面信息的光强信号输入微机，经数据采集和数据处理程序，即可将得到得被测表面的光强信号转化为表面粗糙度参数。由上光功率计(11)接收的光强信号作为参考信号输入微机，经数据采集和数据处理程序，即可将得到表面粗糙度的参考值；由下光功率计(12)接收的包含被测表面信息的光强信号输入微机，经数据采集和数据处理程序，即可将得到被测表面的粗糙度测量值。
如果所测磁辊测量值与参考值之间的差值在0.015um到0.025um之间，则磁辊满足生产要求。本发明利用偏振干涉原理测量物体表面粗糙度的方法。测量结果表明该方法具有系统稳定性好、光路结构简单、精度高。
Claims (1)
1.一种磁辊表面粗糙度的无损测量装置，该测量装置由光学部分和两个光功率计组成，其特征在于：其光学部分由激光器、起偏器、上偏振分束器、下偏振分束器、上反射镜、下反射镜、1/2波片、半反半透镜、1/4波片组成，其中，激光器、起偏器、上偏振分束器、下反射镜依次在同一直线上，起偏器、上偏振分束器和下反射镜的中心对准激光光源发射处，激光器、起偏器、上偏振分束器相互平行，与下反射镜在水平方向上呈45度夹角，上偏振分束器右侧平行放置有上反射镜，上反射镜平行于下反射镜，上反射镜、1/2波片、半反半透镜、偏振分束器、1/4波片中心依次在同一直线上，半反半透镜平行于上反射镜，1/2波片、偏振分束器和1/4波片均平行于起偏器；1/4波片下方平行放置待测工件，两个光功率计分别位于半反半透镜和下偏振分束器右侧。
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| CN 201010221557 CN101900542A (zh) | 2010-07-08 | 2010-07-08 | 一种磁辊表面粗糙度的无损测量装置 |
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