CN114088017A - 一种定制光纤端面角度和平面度检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定制光纤端面角度和平面度检测装置和检测方法，检测装置包括在光学隔振板上设置的准直激光器、多个反射镜、标定板和被测物件，其中，所述标定板为覆盖有光学传感器的平板，所述光学传感器上标定有刻度；准直激光器发出的一束平行光束照射到被测物件的检测面后，经检测面和各个反射镜反射后照射到标定板上形成光斑，通过光斑在标定板上的刻度判断被测物件表面角度和平面度是否满足设计要求。本发明提供了一套检测定制光纤端面角度和平面度的检测装置，能够对定制光纤端面角度和平面度进行精确的检测，提升检测效率和检测效果。

Description

一种定制光纤端面角度和平面度检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及光电检测领域，更具体地，涉及一种定制光纤端面角度和平面度检测装置和检测方法。

背景技术

定制类光纤端面研磨后不可避免的或出现一些角度误差，当这个误差超出一定的范围后会对光传输造成严重的不利影响。但这个角度检测一直使困扰行业的一大问题，常见的检测设备适用性不佳，操作便捷性和检测精度都难以达标，而高精度的专业检测设备价格极高，且操作要求和使用成本也都比较高，无法满足批量生产时的检测效率要求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种定制光纤端面角度和平面度检测装置和检测方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种定制光纤端面角度和平面度检测装置，包括在光学隔振板上设置的位于同一高度水平面的准直激光器、多个反射镜、标定板和被测物件，其中，所述标定板为覆盖有光学传感器的平板，所述光学传感器上标定有刻度；

准直激光器发出的一束平行光束照射到被测物件的检测面后，经检测面和各个反射镜反射后照射到所述标定板上形成光斑，通过所述光斑在所述标定板上的刻度判断被测物件表面角度和平面度是否满足设计要求，所述被测物件为定制光纤端面。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述准直激光器和每一个反射镜均安装在可调节镜片架内，所述可调节镜片架通过其上设置的调节螺丝调节所述准直激光器和每一个反射镜的角度。

可选的，所述被测物件安装于载物台上，每一个所述可调节镜片架、载物台和标定板均通过固定杆安装于所述光学隔振板上，所述固定杆可调节高度，并通过锁紧旋钮锁定。

可选的，所述标定板和载物台的固定杆下方安装有水平位移调节台，用于对所述标定板和载物台的小范围水平位置的调节。

可选的，所述光学传感器分为感应区域、感应灵敏度和报警区域，相应的，所述通过所述光斑在所述标定板上的刻度判断被测物件表面角度和平面度是否满足设计要求，包括：

根据光斑在所述标定板上的刻度所落在的区域，判断被测物件表面角度是否满足设计要求；

调节载物台下的水平位移调节台，使被测物件小幅度平移，通过标定板上的光斑移动幅度判断被测物件表明是否有明显的平面度缺陷。

可选的，所述标定板为电子感光板，所述载物台下的水平位移调节台为带有光栅尺的电子驱动微调台。

根据本发明的第二方面，提供一种定制光纤端面角度和平面度检测方法，包括：

准直激光器发出的一束平行光束照射到被测物件的检测面后，经检测面和各个反射镜反射后照射到所述标定板上形成光斑，通过所述光斑在所述标定板上的刻度判断被测物件表面角度和平面度是否满足设计要求，其中，所述标定板为覆盖有光学传感器的平板，所述光学传感器上标定有刻度。

可选的，所述检测方法还包括初次使用或者更换被测物件时进行校准操作，所述校准操作包括：

在载物台上装夹与被测物件对应的校准件，打开准直激光器，逐个调节准直激光器、每一个反射镜、标定板和被测物件的高度至同一水平面上；

通过逐个调节反射镜的角度，使得光线每次反射都能达到下一个反射镜的中心位置，直至最终在标定板上出现清晰的光斑为止；

通过调节标定板底部的水平调节台和固定杆的高度，移动标定板位置使光斑落在标定板靶心位置。

可选的，通过所述光斑在所述标定板上的刻度判断被测物件表面角度是否满足设计要求，包括：

读取光斑落在标定板上位置的刻度，计算光斑在标定板上的位置与靶心位置的距离，基于所述距离判定出被测物件表面的角度误差是否符合要求；

调节载物台下的水平位移调节台，使被测物件小幅度平移，通过标定板上的光斑移动幅度判断被测物件表明是否有明显的平面度缺陷。

本发明提供的一种定制光纤端面角度和平面度检测装置和检测方法，采用镜面反射原理，被测表面作为第一个反射镜面，其角度偏转时相当于镜面反射的法线角度偏转，在标定板上可测量到偏转角度2tan θ的偏移距离，相当于具有2倍放大效果，更容易被观测到。基于较高的检测精度，匹配带有专用标定刻度的标定板，可精确读书，检测结果数据化，而不再是简单的判定是否合格。

附图说明

图1为本发明提供的一种定制光纤端面角度和平面度检测装置结构示意图；

图2为标定板上的刻度示意图。

附图中，各标号所代表的部件名称如下：

1、光学隔振板，2、准直激光器，3、反射镜，4、可调节镜片架，5、标定板，6、载物台，7、被测物件，8、固定杆，9、水平位移调节台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

图1为本发明提供的一种定制光纤端面角度和平面度检测装置结构示意图，该检测装置主要包括在光学隔振板1上设置的位于同一高度水平面的准直激光器2、多个反射镜3、标定板5和被测物件7，其中，标定板5为覆盖有光学传感器的平板，所述光学传感器上标定有刻度。

其中，本发明采用光的镜面反射原理设计，在一个标准光学隔振板1上设置准直激光器2、多个反射镜3、标定板5和被测物件7形成多次反射光路，通过光路的放大作用检测被测物件7特定表面的角度和平面度误差。

具体检测被测物件7表面的角度误差的工作原理为：准直激光器2 发出的一束平行光束照射到被测物件7的检测面后，经检测面和各个反射镜3反射后照射到标定板5上形成光斑，通过光斑在所述标定板5 上的刻度判断被测物件7表面角度是否满足设计要求。

在对定制光纤端面的平面度进行检测时，调节载物台6下的水平位移平台，使被测物件7小幅度平移，通过标定板5上的光斑移动幅度判断被测物件7表明是否有明显的平面度缺陷。

本发明采用镜面反射原理，被测表面作为第一个反射镜面，其角度偏转时相当于镜面反射的法线角度偏转，在标定板上可测量到偏转角度2tanθ的偏移距离，相当于具有2倍放大效果，更容易被观测到。基于较高的检测精度，匹配带有专用标定刻度的标定板，可精确读书，检测结果数据化，而不再是简单的判定是否合格。

其中，所述准直激光器2和每一个反射镜3均安装在可调节镜片架4内，所述可调节镜片架4通过其上设置的调节螺丝在一定范围内调节准直激光器2和每一个反射镜3的角度。

载物台6是用于装夹被测物件7的平台，一般需要根据被测物件7 的物理定位结构定制加工，使其方便装夹并能精确定位。所有部件(包括准直激光器2、反射镜3的可调节镜片架4、载物台6以及标定板5) 都通过固定杆8安装在隔振板上，固定杆8可调节高度，并通过锁紧旋钮锁死。

标定板5和载物台6固定杆8下方安装有水平位移调节台9，用于小范围调节标定板5和载物台6的水平位置。

标定板5是一块覆盖有光学传感器的平板，参见图2，其光学传感器划分有刻度，并可通过软件设置感应区域、感应灵敏度和报警区域，各个区域可以呈环形状，当光线照射到对应区域上后软件会给出对应的反馈。标定板5连接电脑或单片机工作。该标定板5上有物理刻度，在不启用软件和外接设备时，可通过观察可见光斑获取测试结果。

在简易系统中，可将此标定板5替换为半透明的塑料板，板上刻画标线和刻度，用目视观察方式获取检测结果。在检测要求不高的使用环境中可以此降低系统搭建成本。

实施例二

对上述实施例一提供的定制光纤端面角度和平面度检测装置对定制光纤端面的角度和平面度进行检测的方法进行详细说明。

初次使用或更换被测物件7时需进行校准操作，校准方法为：在载物台6上装夹与被测物件7对应的校准件(一般是一个标准产品或按产品设计尺寸加工的专用校准镜片)，打开准直激光器2，逐个调节部件高度至同一水平面上，然后通过逐个调节反射镜3角度，使光线每次反射都能尽可能达到下一反射镜3中心位置，直至最终在标定板5 上出现清晰的光斑为止；最后通过调节标定板5底部的水平调节台和固定杆8高度，移动标定板5位置使光斑落在标定板5靶心位置。

当检测装置校准完成后，对定制光纤端面角度误差进行检测的方法为：准直激光器2发出的一束平行光束照射到装载在载物台6上的被测件检测面后，经检测面反射到第一个反射镜3，然后依次经过后边 3各反射镜3反射后照射在标定板5上，通过标定板5刻度判断被测表面角度是否满足设计要求。

检测时，将被测物件7装夹在载物台6上，当准直激光照射在被测表面上时将发生反射，若被测面相比校准件有角度误差时，落在标定板5上的光斑将偏离靶心位置，角度误差越大偏离靶心位置越远，根据光斑落点位置的刻度读数即可计判定出被测表面的角度误差是否符合要求。

在检测被测物件7的平面度时，调节载物台6下的水平位移调节台9，使被测物件7小幅度平移时，可从标定板5上的光斑移动幅度判断整个被测物件7的表面是否有明显的平面度缺陷。当被测物件7表面平面度较好时，准直激光反射光路的偏转角度保持不变，只是反光点位小范围移动，标定板5上的光斑只会在小范围内轻微移动或抖动。当被测表面出现平面度缺陷时，反射光路偏转角度将在缺陷位置出现明显变化，标定板5上的光斑会大幅度偏移。比如，当检测装置校准后，通过光路反射后，光斑落在标定板5的靶心位置，调节载物台6 下的水平位移调节台9，使被测物件7产生小幅度平移，再次经过光路反射后，若光斑在标定板5的位置在靶心位置的小范围内轻微移动或抖动，则被测物件7表面的平面度比较好；若光斑在标定板5的位置在靶心位置的大范围内跳动，则被测物件7表面的平面度存在明显缺陷。

需要说明的是，若标定板5使用电子感光板，载物台6下的水平位移调节台9采用带有光栅尺的电子驱动微调台，配合软件计算，可实时精确测量被测面相对角度值，可以理解为可根据光斑落在标定板5 上的刻度读数，可计算出被测物件7表面的角度误差值，并可通过软件合成被测表面的3D图像。

其中，当检测角度差异更大的物件时，可通过更换较大尺寸的标定板5和反射镜3片实现。

本发明实施例提供的一种定制光纤端面角度和平面度检测装置和检测方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、采用镜面反射原理，被测表面作为第一个反射镜面，其角度偏转时相当于镜面反射的法线角度偏转，在标定板上可测量到偏转角度 2tanθ的偏移距离，相当于具有2倍放大效果，更容易被观测到。

2、所有装置集成在一个标准光学防震台面上，相较现在流行的简易反射装置的分体式方案(分体式方案中准直激光器与被测物件的距离很远，而本发明实施例中准直激光器与被测物件的物理距离比较近，中间通过多个反射镜进行反射实现光路反射)，具有更高的检测精度。

3、通过多次反射方案设计，整个系统可实现小型化，一个台面级装置即可实现。

4、基于较高的检测精度，匹配带有专用标定刻度的标定板，可精确读数，检测结果数据化，而不再是简单的判定是否合格。

5、可采用电子感光板和电动位移平台结合，通过软件计算和精确测量单点角度偏差，也可连续测量面平整度甚至绘制被侧面3D图像。

6、检测功能介于简易的反射式检测方式和专业的3D干涉成像检测方式之间。前者检测精度极低，且功能非常单一；后者虽能进行精确测量，但针对定制类产品的适用性不高，检测效率极低，不适合批量生产，且设备成本极高。该发明是一种解决定制光纤端面角度误差的有效解决方案。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种定制光纤端面角度和平面度检测装置，其特征在于，包括在光学隔振板上设置的准直激光器、多个反射镜、标定板和被测物件，其中，所述标定板为覆盖有光学传感器的平板，所述光学传感器上标定有刻度；

准直激光器发出的一束平行光束照射到被测物件的检测面后，经检测面和各个反射镜反射后照射到所述标定板上形成光斑，通过所述光斑在所述标定板上的刻度判断被测物件表面角度和平面度是否满足设计要求，所述被测物件为定制光纤端面。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述准直激光器和每一个反射镜均安装在可调节镜片架内，所述可调节镜片架通过其上设置的调节螺丝调节所述准直激光器和每一个反射镜的角度。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述被测物件安装于载物台上，每一个所述可调节镜片架、载物台和标定板均通过固定杆安装于所述光学隔振板上，所述固定杆可调节高度，并通过锁紧旋钮锁定。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述标定板和载物台的固定杆下方安装有水平位移调节台，用于对所述标定板和载物台的小范围水平位置的调节。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述光学传感器分为感应区域、感应灵敏度和报警区域，相应的，所述通过所述光斑在所述标定板上的刻度判断被测物件表面角度和平面度是否满足设计要求，包括：

根据光斑在所述标定板上的刻度所落在的区域，判断被测物件表面角度是否满足设计要求；

调节载物台下的水平位移调节台，使被测物件小幅度平移，通过标定板上的光斑移动幅度判断被测物件表明是否有明显的平面度缺陷。

6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述标定板为电子感光板，所述载物台下的水平位移调节台为带有光栅尺的电子驱动微调台。

7.一种基于权利要求1所述的定制光纤端面角度和平面度检测装置对定制光纤端面角度和平面度的检测方法，其特征在于，包括：

准直激光器发出的一束平行光束照射到被测物件的检测面后，经检测面和各个反射镜反射后照射到所述标定板上形成光斑，通过所述光斑在所述标定板上的刻度判断被测物件表面角度和平面度是否满足设计要求，其中，所述标定板为覆盖有光学传感器的平板，所述光学传感器上标定有刻度。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括初次使用或者更换被测物件时进行校准操作，所述校准操作包括：

在载物台上装夹与被测物件对应的校准件，打开准直激光器，逐个调节准直激光器、每一个反射镜、标定板和被测物件的高度至同一水平面上；

通过逐个调节反射镜的角度，使得光线每次反射都能达到下一个反射镜的中心位置，直至最终在标定板上出现清晰的光斑为止；

通过调节标定板底部的水平调节台和固定杆的高度，移动标定板位置使光斑落在标定板靶心位置。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，通过所述光斑在所述标定板上的刻度判断被测物件表面角度和平面度是否满足设计要求，包括：

读取光斑落在标定板上位置的刻度，计算光斑在标定板上的位置与靶心位置的距离，基于所述距离判定出被测物件表面的角度误差是否符合要求；

调节载物台下的水平位移调节台，使被测物件小幅度平移，通过标定板上的光斑移动幅度判断被测物件表明是否有明显的平面度缺陷。

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