CN108534712A - 一种柱面面形干涉检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于面形检测技术领域，具体为一种柱面面形干涉检测装置。本发明装置包括4D干涉仪、光学扩束准直单元、环形光线转换单元、数据处理单元等；由4D干涉仪出发的平行光线，经过光学扩束准直单元进行扩束后，到达环形光线转换单元；平行光线在环线光束转换单元中通过内外锥面镜转换为360°环形光线；当360°环形光线会聚在待测圆柱体的轴线上时，光线经过待测圆柱体外表面反射后携带着面形信息返回到环形光束转换单元转换成平行光线，平行光线经过光学扩束准直单元返回到4D干涉仪中形成干涉图，实时显示在液晶屏幕中；数据处理单元对干涉图进行处理，得到待测圆柱面的面形数据并显示在液晶屏幕中。本发明装置结构简单紧凑，可以实现对圆柱体外表面的面形精确检测。
Description
技术领域
本发明属于面形检测技术领域，具体涉及一种柱面面形干涉检测装置。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，各行业对精密零件加工检测精度的要求日渐苛刻。柱面作为一常用面形在精密机械装置、光学检测系统等方面扮演着重要的角色，其超精密检测尚为有统一的有效方法。目前，其检测方法有标准柱面法、样板法、轮廓仪法、辅助平面法、全息法等，但不一例外都有一定的局限性，如：轮廓仪为接触式测量且易划伤待测件表面、辅助平面法只能测量部分误差、标准平面法需要精度极高的标准柱面等等。因此，需要发展能够兼顾检测精度且通用的非接触式柱面面形检测装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种非接触式柱面面形干涉测量装置，在保证待测柱面面形不被损坏的前提下实现柱面面形的超精密测量。
本发明提供的柱面面形干涉装置，其包括：4D干涉仪、光学扩束准直单元、环形光线转换单元、数据处理单元、五维精密调整装置、光学隔震平台、液晶屏幕；其中，4D干涉仪、光学扩束准直单元、环形光线转换单元及待测圆柱件同轴布置且通过五维精密调整装置布置在光学隔振平台上；4D干涉仪与数据处理单元和液晶屏幕相连接；参见图1所示。
环形光线转换单元由一个45度锥面镜及两个环形90度内锥面镜和平行玻璃构成；平行玻璃双面镀有增透膜，45度锥面镜通过平行玻璃固定在环形光线转换单元中部；两个环形90度内锥面镜固定在平行玻璃两端部。参见图2所示。
4D干涉仪发出的平行光经过光学扩束准直单元的扩束准直后到达环形光线转换单元，在环形光线转换单元中，平行光线通过45度锥面镜转换为环形发散光束，再通过两个环形内锥面镜折反形成360°环形光线，最后通过待测圆柱件反射后回到4D干涉仪中，形成干涉图并实时显示在液晶屏幕上，数据处理单元对干涉图进行处理，得到待测面的面形数据并显示在液晶屏幕中。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
（1）非接触式测量，不会划伤待测面，且能达到纳米级的精度；
（2）测量系统在不放置工件能进行高精度的自标定，提高检测精度；
（3）装置可以根据测量需要，通过更改扩束准直单元的扩束比及环形光线转换单元的尺寸实现大半径柱面的检测。
附图说明
图1是柱面面形干涉测量装置的结构图。
图2是环形光线转换单元的结构图。
图中标号：1为4D干涉仪，2为光学扩束准直单元，3为环形光线转换单元，4为待测圆柱件，5为数据处理单元，6为五维精密调整装置，7为光学隔震平台，8为液晶屏幕，9为45°锥面镜，10为90°内锥面镜，11为90°内锥面镜，12为平行玻璃。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。
如图1所示，本发明的柱面面形干涉测量装置包括4D干涉仪1、光学扩束准直单元2、环形光线转换单元3、待测圆柱件4、数据处理单元5、五维精密调整装置6、光学隔震平台7、液晶屏幕8。 4D干涉仪1、光学扩束准直单元2、环形光线转换单元3及待测件4分别通过五维精密调整装置6设置在光学平台7上。环形光线转换单元结构图如图2所示，由一个45度锥面镜9及两个环形内锥面镜10、11组成，45度锥面镜9通过双面镀膜的平行玻璃12固定在环形光线转换单元3中。其中锥面镜9、10、11及其相应的配合面均由单点金刚石机床加工成形以保证其精度。
4D干涉仪1发出的平行光经过光学扩束准直单元2的扩束准直后到达环形光线转换单元3，在环形光线转换单元3中，平行光线通过45度锥面镜9转换为环形发散光束，再通过两个环形内锥面镜9、10折反形成360°环形光线，最后通过待测圆柱件4反射后回到4D干涉仪1中形成干涉图并实时显示在液晶屏幕8，数据处理单元5对干涉图进行处理中，得到待测面的面形数据并显示在液晶屏幕8中。
本发明中，五维精密调整装置6设置在光学隔震平台7上，调整装置6上设有4个调整部件，分别用于调4D干涉仪1、光学扩束准直单元2、环形光线转换单元3、待测圆柱件4的同轴度，并予于固定。
该测量装置实施步骤如下：
1、打开4D干涉仪，使4D干涉仪发出的平行光线依次经过光学扩束准直单元和环形光线转换单元，转换成360°环形光线照射到待测工件上，调整五维精密调整装置，使得光线能够反射回4D干涉仪，直至能看到干涉条纹；
3、调节环形光线转换单元的五维调整装置，使得干涉条级趋于对称，以保证测量区域的完整性和对称性；
4、调节待测圆柱件的五维调整装置，使得干涉条纹数量在3-5个；
5、通过数据处理单元对4D干涉仪采集的干涉图样进行分析与重构，获得待测圆柱件的面形数据。
Claims (2)
1.一种柱面面形干涉检测装置，其特征在于，包括4D干涉仪、光学扩束准直单元、环形光线转换单元、数据处理单元、五维精密调整装置、光学隔震平台、液晶屏幕；其中，4D干涉仪、光学扩束准直单元、环形光线转换单元及待测圆柱件同轴布置，且通过五维精密调整装置布置在光学隔振平台上；4D干涉仪与数据处理单元和液晶屏幕相连接；
其中，环形光线转换单元由一个45度锥面镜及两个环形90度内锥面镜和平行玻璃构成；平行玻璃双面镀有增透膜，45度锥面镜通过平行玻璃固定在环形光线转换单元中部；两个环形90度内锥面镜固定在平行玻璃两端部；
4D干涉仪发出的平行光经过光学扩束准直单元的扩束准直后到达环形光线转换单元，在环形光线转换单元中，平行光线通过45度锥面镜转换为环形发散光束，再通过两个环形内锥面镜折反形成360°环形光线，最后通过待测圆柱件反射后回到4D干涉仪中，形成干涉图并实时显示在液晶屏幕上，数据处理单元对干涉图进行处理，得到待测面的面形数据并显示在液晶屏幕中。
2.根据权利要求1所述的柱面面形干涉检测装置，其特征在于，所述五维精密调整装置设置在光学隔震平台上，该调整装置上设有4个调整部件，分别用于调整4D干涉仪、光学扩束准直单元、环形光线转换单元、待测圆柱件四个部件的同轴度。
Priority Applications (1)
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| CN201810624655.4A CN108534712A (zh) | 2018-06-16 | 2018-06-16 | 一种柱面面形干涉检测装置 |
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