CN1431460A - 多功能激光衍射测量仪及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在机械制造领域中应用的多功能激光衍射测量仪及其测量方法，在测量仪底座1上装有激光电源部件、棱缘部件、支承部件、负透镜部件，在容栅式数显直尺5－5部件的屏幕立柱5－3上装有回转盘5－6暗盒5－12、容栅式数显直尺5－5和接收光屏5－22均与回转盘5－6固定在一起；在CCD立柱6－3上装有线阵CCD摄像镜头，该测量仪的测量具有两种光路系统并采用了容栅式数显直尺5－5和线阵CCD，用计算机通过程序处理和运算显示出测量结果和图形，实现对多种尺寸、多项形位误差，表面粗糙度和外锥角的非接触式的测量，测量方法先进、科学、快捷、精度高。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种机械制造领域的激光测量仪及其测量方法，特别涉及一种对多种尺寸、多项形位误差、表面粗糙度和外锥角测量的非接触式多功能激光衍射测量仪及其测量方法。
背景技术
中国专利CN01211689.0Y公开了一种激光衍射测量仪，该测量仪主要由底座、激光发生器、棱缘立柱、负透镜及立柱、光屏测量架、容栅数显卡尺、差动放大器、接收光屏、支承件、测量平台、棱缘、激光束定位板、平面反射镜接收光屏等主要零部件组成，其测量方法是把容栅数显卡尺通过滑块及滑块架固定在方形光屏框架背后，测量水平方向或垂直方向的衍射条纹时，将光屏框架从仪器底座上卸下，转90°后再用螺丝固定在底座上进行测量，该设备存在着测量范围小、操作不够方便、数据处理方法不够快捷等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服以上技术不足，提供一种使用几种测量附件即可精确、快捷地对多种尺寸、多项形位误差、表面粗糙度和外锥角测量的非接触式多功能激光衍射测量仪及其测量方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在底座上装备有激光电源部件、棱缘部件、支承部件、负透镜部件、等高V形等部件和CCD测量部件，特别是装有带暗盒组件的数据输出端口的容栅式数显直尺部件。多功能激光衍射测量仪及其测量方法是根据夫琅和费单缝衍射原理、小孔衍射原理及光栅衍射原理，利用了激光亮度高、方向性好、单色性好和相干性好等特点。集“机、光、电”于一体的一种几何量测量仪。其测量方法有两种：第一种是将暗盒组件、带数据输出端口的容栅式数显直尺，与计算机相连，将容栅式数显直尺测得数据，通过专用接口输送给计算机，通过数据处理程序，计算并显示出测量结果与图形，容栅式数显直尺部件的屏幕立柱装有回转盘、暗盒组件、带数据输出端口的容栅式数显直尺和接收光屏均与回转盘固定在一起，回转盘上加工有两个腰形槽，中心装有一销轴与屏幕立柱上的滑块连接并随滑块在立柱上上下移动；回转盘装在屏幕立柱的前面，可以绕中心销轴回转90°之间任意角度，因此，除了能测量水平方向与垂直方向的衍射条纹外，还可测量0-90°间任意角度的衍射条纹；第二种测量方法是：用线阵CCD进行测量，线阵CCD器件通过CCD框架固定在立柱上的滑块上，CCD器件除可随滑块上下移动外，也可在框架中转动，实现对水平、垂直及任意方向衍射条纹的测量，加上驱动器、数据采集卡与计算机相连接，通过程序实现对CCD器件输出的视频信号的采集处理及运算，显示出测量结果和图形。
多功能激光衍射测量仪有两种光路系统，一种是激光束水平地通过棱缘立柱的长孔，从棱缘与被测工件形成的狭缝及负透镜的中心通过，射向接收光屏；另一种光路系统是激光束垂直入射，穿过被测物小孔或狭缝后到45°平面反射镜反射成水平光束，光束通过负透镜的中心后，再射向接收屏幕。在无负透镜的光路中，根据夫琅和费单缝衍射原理，当衍射物(或宽度为b的狭缝)与接收屏幕距离为L时，衍射条纹间距为D1＝λL1/b，式中λ为氦氖激光波长，当光路中放上放大倍数为K的负透镜时，衍射条纹间距为D2＝KλL2/b。即在得到相同衍射条纹间距，即D1＝D2的条件下，有负透镜的光路长度L2只是无负透镜时光路长度的1/K倍。因此，负透镜可以明显减小仪器的长度尺寸，而在狭缝宽度测量极限误差的计算式中：Δlimb1＝λL1/D1 2·ΔD1及Δlimb2＝KλL2/D2 2·ΔD2，若令b1＝b2，L1＝L2，ΔD1＝ΔD2，因为D2＝KD1，所以有负透镜的光路的测量极限误差只是无负透镜时的测量极限误差的1/K倍，如K＝1.70，D1＝2mm，D2＝KD1＝3.4mm，即Δlimb2＝Δlimb1K，因此用负透镜可明显提高仪器的测量精度。
多功能激光衍射测量仪及其方法具有如下特点：
1、该议器用少量测量附件，采用非接触测量、相对测量及间接测量，可实现对细丝直径、微小孔径、薄片厚度、弹性件内外径、零件长、宽、高尺寸及轴径的测量，也可对多项形位误差项目，如直线度、圆度、圆柱度、平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、跳动等的测量，还可测量表面粗糙度及外锥角。
2、采用带数据输出端口的容栅式数显直尺、线阵CCD及计算机非接触测量，相对、间接测量，方法先进、科学、测量精度高。
3、该议器集“机、光、电”于一体，具有功能多、体积小、重量轻、结构简单新颖、操作方便、造价低等特点。
附图说明
以下结合附图以实施例具体说明。
图1示多功能激光衍射测量仪及其测量方法容栅数显直尺测量系统总装配结构图。
图2示图1示的容栅式数显直尺部件结构主视图。
图3示图2的俯视图。
图4示图2的A-A剖视图。
图5示图2的暗盒部件结构主视图。
图6示图5的B-B剖面图。
图7示图6的C-C剖面图。
图8示图5的A向局部视图。
图9示图6的B向视图。
图10示多功能激光衍射测量仪垂直光路装配结构图。
图11示多功能激光衍射测量仪CCD测量部件结构图。
图12示图11的A向局部视图。
图13示图12的A＇向局部视图。
图14示图1的B向局部视图。
图15示图1的C向局部视图。
图16示多功能激光衍射测量仪连体V形块部件主视图。
图17示图16的左视图。
图1-17中，1-底座；1-1-激光器立柱底座横槽；1-2-棱缘支架底座横槽；1-3-支承部件底座横槽；1-4-负透镜立柱底座横槽；1-5-容栅式数显直尺底座横槽及CCD底座横槽；1-6-线纹尺横槽；2-1-锁紧螺丝；2-2-锁紧块；2-3、2-11、2-12、2-13、2-15、2-16-调节螺丝；2-4-外壳；2-5-垫板；2-6-激光管；2-7-激光管筒；2-8-激光器立柱；2-9-丝杆；2-10-手轮；2-17-滑块；2-18-连接板；3-1、3-7-锁紧螺丝；3-2锁紧块；3-3-棱缘立柱；3-4、3-5-调节螺丝；3-6-弹簧；3-8-滑块座；3-9-丝杆；3-10-手轮；3-11-叉形滑块；3-12-销轴；3-13-调节螺钉；3-14-横块；3-15-棱缘；3-16-棱缘夹块；3-17-顶紧螺丝；3-18-端盖；4-1-锁紧螺丝；4-2-锁紧块；4-3-负透镜立柱；4-4-负透镜座；4-5-端盖；4-6-负透镜；4-7-瞄准块；4-8-滑块；4-9-丝杆；4-10-手轮；5-1、5-19-锁紧螺钉；5-2-锁紧块；5-3-屏幕立柱；5-4-丝杆；5-5-容栅式数显直尺；5-6-回转盘；5-7-下盖；5-8-上盖；5-9-手轮；5-10-手柄；5-11-横销；5-12-暗盒；5-13-防转紧固螺丝；5-14-手轮；5-15-手柄；5-16-调节螺丝；5-17-丝杆；5-18-滑块；5-20-垫圈；5-21-螺钉；5-22-接收光屏；5-23-锁紧累钉；5-24-销轴；5-25-固定板；5-26-调节板；5-27-压板；5-28-发光体；5-29-绝缘板；6-1-锁紧螺丝；6-2-锁紧块；6-3-CCD立柱；6-4-CCD摄像头；6-5-滑块；6-6-CCD座；6-7-接长筒；6-8-丝杆；6-9-手轮；6-10-锁紧螺丝；6-11-端盖；6-12-滤光片；7-1-锁紧螺丝；7-2-锁紧块；7-3-支承架；7-4-被测物件；8-1-连体V形块；8-2-锁紧螺丝；8-3-锁紧块；8-4-顶尖；8-5-拉板；8-6-压紧螺丝；9-1-载物平台；9-2-45°反射镜；9-3-被测物。
具体实施方式
参照附图1-17，多功能激光衍射测量仪及其测量方法的测量仪底座1上，设有五个一面为斜面的横槽，是用来固定各种测量部件的，还设有一个粘有线纹尺的横槽。
激光光源部件由锁紧螺丝2-1、锁紧块2-2、调节螺丝2-3、2-11、2-12、2-13、2-15、2-16外壳2-4、垫板2-5、激光管2-6、激光管筒2-7、激光立柱2-8、丝杆2-9、手轮2-10、2-14滑块2-17和紧固螺钉等组成。激光器立柱2-8通过锁紧螺丝2-1、锁紧块2-2固定在底座1上的激光器立柱底座横槽1-1中，可横向移动；激光器立柱2-8中部装一丝杆2-9，丝杆2-9上部用手轮2-10可正反转动，带动激光筒外壳2-4上下移动，外壳2-4中装有激光管筒2-7，激光管筒2-7中装有激光管2-6，激光管筒2-7放在垫板2-5上，可通过调节螺丝2-3、2-13、2-11、2-12、2-15、2-16调整激光管2-6在水平面及垂直面上的方向。
该测量仪的棱缘部件，由锁紧螺丝3-1、3-6、锁紧块3-2、棱缘立柱3-3、调节螺丝3-4、3-5、3-13、弹簧3-6、锁紧螺丝3-7、滑块座3-8、丝杆3-9、手轮3-10、叉形滑块3-11、销轴3-12、横块3-14、棱缘3-15、棱缘夹块3-16和顶紧螺丝3-17组成。棱缘立柱3-3用锁紧螺丝3-1和锁紧块3-2固定在底座1上的棱缘支架底座横槽1-2中，可横向移位；滑块座3-8插入棱缘支架3-3上端的圆柱孔中，用弹簧3-6调节螺丝3-4、3-5调节滑块座3-8的水平位置，调好后，用锁紧螺丝3-7固定；滑块座3-8中间装有带手轮3-10的丝杆3-9，丝杆3-9通过螺纹与叉形滑块3-11连接，叉形滑块3-11通过销轴3-12与棱缘夹块3-16活动联接，并用横块3-14调节，螺钉3-12调节棱缘与底座垂直，棱缘3-15穿过棱缘夹块3-16的槽孔，并用端盖3-18和顶紧螺丝3-17将其固定；棱缘3-15的上下位置用带手轮3-10的丝杆3-9调整。
测量仪的负透镜部件，由锁紧螺丝4-1、锁紧块4-2、负透镜立柱4-3、负透镜座4-4、滑块4-8、负透镜4-6、瞄准块4-7、端盖4-5、丝杆4-9和手轮4-10组成。负透镜立柱4-3用锁紧螺丝4-1和锁紧块4-2固定在底座1上的负透镜立柱底座横槽1-4中，可横向移位，负透镜4-6装在负透镜座4-4、端盖4-8中，负透镜座4-4用连接杆插入滑块4-8的孔中并用顶丝固定，左边装有可拆装的瞄准块4-7；负透镜4-6的上下位置用带手轮4-10的丝杆4-9来调整。
测量仪的容栅式数显直尺部件，由锁紧螺丝5-1、锁紧块5-2、屏幕立柱5-3、丝杆5-4、容栅式数显直尺5-5、回转盘5-6、下盖5-7、上盖5-8、手轮5-9、手柄5-10、横销5-11、暗盒5-12、防转螺丝5-13、手轮5-14、手柄5-15、调节螺丝5-16、丝杆5-17、滑块5-18、螺钉5-19、垫圈5-20、螺钉5-21、5-23、接收光屏5-22、销轴5-24、固定板5-25、调节板5-26、压板5-27、发光体5-28和绝缘板5-29屏幕组成。屏幕立柱5-3用锁紧螺钉5-1和锁紧块5-2固定在底座1上的屏幕立柱底座横槽1-5中，可横向位移；屏幕立柱5-3中部通过上盖5-8、下盖5-7装有带手轮5-9、手柄5-10的垂直丝杆5-17，手轮5-9用横销5-11与丝杆5-17联接，丝杆5-17装有滑块5-18，滑块5-18用销轴5-24、螺钉5-23与回转盘5-6活动连接在一起，回转盘5-6上装有容栅式数显直尺5-5和接收光屏5-22，暗盒5-12与绝缘板5-29一侧粘合在一起，绝缘板5-29另一侧与容栅式数显直尺5-5尺框背面粘合在一起，绝缘板5-29防止发光体5-28漏电，丝杆5-4穿过暗盒5-12转动丝杆5-4带动暗盒5-12及容栅式数显直尺5-5尺框一起移动进行测量；暗盒5-12底部与固定板5-25压板5-27粘合在一起，调节板5-26与手轮5-16连接，通过手轮5-16调节狭缝宽度，用垂直丝杆5-17调回转盘5-6的垂直位置，调好后用两个防转锁紧螺丝5-13和5-19固定；回转盘5-6上加工有两个对称的0-90°腰形槽，装在屏幕立柱6-3的前面，可以使回转盘5-6及接收光屏5-22绕中心轴5-24回转0-90°之间任意角度。
测量仪的CCD测量部件(见附图11、12)，由锁紧螺丝6-1、锁紧块6-2、CCD立柱6-3、CCD摄像头6-4、滑块6-5、CCD座6-6、接长筒6-7、滤光片6-12、端盖6-11、丝杆6-8、手轮6-9和锁紧螺丝6-10组成。CCD立柱6-3用锁紧螺丝6-1和锁紧块6-2固定在底座1上的CCD立柱底座横槽1-5中，可横向移位；CCD立柱6-3中间装有带手轮6-9的丝杆6-8，接长筒6-7用螺纹联接在CCD座6-6螺纹孔中，CCD摄像头6-4用锁紧螺钉6-10固定，CCD座6-6、滤光片6-12胶粘在带有螺纹及长方形孔的端盖6-11上，端盖6-11与接长筒6-7用螺纹连接，CCD座6-6与滑块6-5用螺钉连接在一起，滑块6-5穿过丝杆6-8，用带手轮6-9的丝杆6-8，调整滑块6-5上下水平位置。
测量仪的支承部件，由V型块7-1、锁紧螺丝7-2和锁紧块7-3组成。V型块7-1用锁紧螺丝7-2和锁紧块7-3固定在底座1上的支承部件底座横槽1-3中，可横向移位，V型块7-1用来支撑被测物件。
测量仪的连体V形块附件(见附图16、17)，由连体V形块8-1、锁紧螺丝8-2、锁紧块8-3、顶尖8-4、拉板8-5、压紧螺丝8-6组成。V型块8-1用锁紧螺丝8-2和锁紧块8-3固定在底座1上的支承部件底座横槽1-3中，可横向移位；两个顶尖8-4放到V型块8-1的V型槽中，通过拉板8-5用压紧螺丝8-6固定。
测量仪的垂直光路测量系统(见附图10)，该系统是将多功能激光衍射测量仪容栅式数显直尺测量系统中的棱缘部件和支承部件拿掉，把激光器立柱2-8上的激光管2-6、激光筒外壳2-4垂直放置，并移至底座1的横槽1-3中，使载物平台9-1纵向定位，45°反射镜9-2右下部平面与载物平台9-1平面靠严，被测物9-3放到载物平台9-1上，激光管2-6发出的垂直光束通过被测物9-3小孔或狭缝产生衍射光波，射向45°平面反射镜9-2，反射光波通过负透镜片4-6中心，射向接收屏幕5-22。
实施例1：轴母线直线度误差的测量
参照附图1，首先将V型块7-3放入底座1上的支承架底座横槽1-3中，再将被测轴7-4放在V型块7-3的V型槽中，转动手轮2-10调整激光束的高度，使激光束与被测轴最高母线相切，调整棱缘夹块3-16在底座1上的棱缘支架底座横槽1-2中的位置，将棱缘3-15置于激光束与被测轴母线相切点后，拧松锁紧螺钉3-17，粗调棱缘3-15使其靠近轴的最高母线，转动调节丝杆3-9微调棱缘3-15，使在接收光屏5-22上出现清晰的衍射条纹，将瞄准块4-7装入负透镜座4-4的孔中，调整负透镜立柱4-3及负透镜4-6，使衍射光波中心通过瞄准块4-7及负透镜4-6的中心，当在接收光屏5-22上出现与衍射中心对称的光斑时，即可停止调整。测量时移动V型块7-3使棱缘3-15位于被测轴7-4的一端，并使V形块7-3的一端与固定在底座1上的底座横槽1-6中的线纹尺某厘米刻线对齐后即可进行第0点处的测量，再按预定节距，移动V型块7-3进行逐点测量，为便于比较，本实施例介绍用容栅式数显直尺、线阵CCD和千分表三种测量方法对同一母线上相同点进行测量的测量方法，数据处理方法及测量结果。
1、用容栅式数显直尺5-5进行测量，将屏幕立柱5-3放在底座1的屏幕立柱底座横槽1-5中，转动回转盘5-6使接收光屏5-22与衍射条纹平行后，将屏幕立柱5-3固定。测量前按计算机屏幕显示，选定测量项目，输入测点数、节距及测点到接收光屏5-22的距离L负透镜放大倍数K，激光波长λ及衍射条纹间距数n后，即可进行测量。测量时，转动手轮5-14及丝杆5-4将从暗盒5-12中透射出的光线置于某一暗条纹中心后，按下尺框上的置零键，尺框中即显示000.00，将瞄准光线移到下一个或下几个暗条纹中心处后，通过容栅式数显直尺5-5专用接口即可把尺框中显示的数值送入计算机，经计算机运算后，显示出该测量点处的衍射条纹间距数值；再按上述方法逐点测量，并用最小包容区域法进行评定后，在计算机屏幕上即可显示出测量结果和图像。
数据处理时，先计算出各点衍射条纹的平均间距D，再用公式b＝KλL/D算出各点的缝宽bi及缝宽差Δbi＝bo-bi(i＝0～N-1)，并用Δbi在直角坐标系上作图，最后用最小包容区域确定该母线的直线度误差。
2、用线阵CCD进行测量，测量前，先将CCD测量部件的CCD立柱6-3放在底座1上的CCD立柱底座横槽1-5中，移动立柱6-3，使衍射条纹与CCD像元重合即可逐点测量。测量时，先按计算机显示要求，选定测量项目，经输入上述的测量点数节距及L、K及λ数值后，即可进行图像采集，采集后输入采集区间内波谷个数，即可显示出测量结果及图像。用线阵CCD进行测量时，由于在用容栅式数显直尺5-5测量时，已将激光束、负透镜4-6调整完毕，故只需调整CCD立柱在横槽1-5中的位置及CCD器件的高度，使衍射光波与CCD像元对齐即可进行测量。
3、用千分表测量，用千分表测量的目的是把上述两种测量方法与常规测量方法进行比较。用千分表测量时，将千分表夹持在磁性表座的千分表架上，表座吸附在仪器底座表面上，使千分表测头打在测量点0点后转动千分表刻度盘，使指针对准刻度盘上的零位，再按上述相同节距移动V形块和工件，逐次测量1点至N-1点，取得各测点的数值后，在直角坐标系上描点，得到误差折线图，然后，用最小包容区域法评定该母线的直线度误差。
按上述测量方法对轴的同一母线进行测量，有关数据如下：节距10mm，L＝500mm，K＝1.6968，氦氖激光波长λ＝0.0006328mm，衍射条纹间距数为4，波谷个数为5。三种方法的测量值及测量结果如表1所示表1
| 测量方法 | 容栅尺与计算机 | 线阵CCD与计算机 | 千分表 | ||||||
| 序号 | 容栅尺测得值(mm) | 衍射条纹间距 | 计算机显示衍射条纹平均间距(mm) | 各测点缝宽bi(mm) | 各点缝宽差Δbi(um) | 衍射条纹平均间 距(mm) | 各点缝宽bi(mm) | 各点缝宽差Δbi(um) | 各点测得值(mm) |
| 0123456789 | 13.5113.7614.1114.2414.7315.2214.8114.4414.9015.06 | 4 | 3.37753.443.52753.563.68253.804653.7053.613.7253.765 | 0.1589540.1560660.1519490.1508050.1457890.14110.144900.14871680.1441260.142594 | 02.8887.0058014913.16517.85414.05410.2414.8316.36 | 3.38253.4253.55753.53753.65753.8153.723.633.7353.78 | 0.15870.156750.15090.151760.146780.140720.14430.147890.143740.14203 | 0-2.45-7.8-6.39-11.91-17.97-14.381-10.803-14.96-16.672 | 0-2-5-6-9-14-8-7-8-12 |
| 直线度误差 | 0.011 | 0.01013 | 0.01 | ||||||
实施例2，圆度误差的测量
将带有顶尖8-4及拉板8-5的连体V形块8-1固定在底座1的横槽1-3内，用两个顶尖8-4把被测零件顶起。其它应做的调整与直线度误差测量时的调整内容及方法均相同。同样，本实施例也采用了容栅式数显直尺、线阵CCD进行了测量，并在光学分度头上用千分表进行了对比测量。测量时，应尽可能使测量截面相同，测量点位置相同。
用容栅式数显直尺和线阵CCD测量时，同样应按计算机屏幕提示选定圆度误差并输入有关数据，测量时，利用分度盘和指针分度，并在同一圆周上间隔45°各测8点，在光学分度头上用光学分度头分度，用千分表测量。
1、用容栅式数显直尺5-5、专用接口及计算机进行测量时，调整棱缘3-15与被测物表面间的狭缝，使在接收光屏上能看到清晰的衍射条纹，原则上以缝宽为越小越好。先测出0°时的衍射条纹平均间距，再依次测出其余各点衍射条纹平均间距，其数据采集方法与直线度误差测量中数据采集方法相同。经计算机数据处理后，用Δbi＝bi-b0(i＝0～7)，在极坐标上作图，并用最小二乘圆法进行评定，最终在计算机上显示出测量结果及图形。
2、用线阵CCD进行测量时，用预先编好的程序对经CCD、驱动器及数据采集卡送到计算机的视频信号进行滤波、曲线拟合后对各测点进行数据采集(采集方法与直线度误差测量时相同)，经用程序处理得到各测点处的衍射条纹平均间距及各点处的缝宽差Δbi(i＝0～7)，同样用Δbi进行作图，并用最小二乘圆法进行评定。
3、在光学分度头上用千分表测量时，用光学分度头进行分度，测量时，在零度位置时，将千分表指针对准表盘上的0位，然后每转45°测量一次，得到各测点对0°时的半径差，并用该半径差作图，最后用最小包容区域法评定其圆度误差。
用上述三种方法测量圆误差的测得值及测量结果如表2所示表2
| 测量方法 | 容栅尺与计算机 | 线阵CCD与计算机 | 千分表 | ||||||
| 序号 | 容栅尺测得值(mm) | 衍射条纹间距 | 计算机显示衍射条纹平均间距(mm) | 各测点缝宽bi(mm) | 各点缝宽差Δbi(um) | 衍射条纹平均间 距(mm) | 各 点缝 宽bi(mm) | 各 点缝宽差Δbi(um) | 各点测得 值(mm) |
| 060120180240306 | 8.648.909.218.668.999.50 | 4 | 2.162.22252.30252.1652.24752.375 | 0.248550.241560.233170.247980.238870.22605 | 0-7-15.38-0.57-2.69-22.5 | 2.182.2352.3352.16252.23752.365 | 0.246270.240210.229920.248260.238940.22700 | 0-6.06-16.35+1.992-6.33-19.265 | 0-4-12.8-2.5-3.5-19.5 |
| 圆度误差(mm) | 0.0202 | 0.018908 | 0.016 | ||||||
实施例3，轴的直径的测量取90°的V形块一块及直径do为已知的标准轴一件，要求do应略小于被测轴的最小极限尺寸，并越接近越好。先将标准轴放在V形块上，调整激光束与轴的上母线相切，再调整棱缘使其与轴上母线形成狭缝，分别用容栅式数显直尺及CCD测量其衍射条纹间距Do后，取下该轴，放上被测轴，再分别测出其衍射条纹间距D，则被轴的直径为：d＝do-KλL/Ks·(1/D-1/Do)，式中：Ks为反映系数，对于90°的V形块Ks＝1.2071。本实施例中，标准轴直径do＝φ29.983，用容栅式数显直尺及计算机测量：Do＝1.9975mm，D＝2.2425mm，测量结果d＝φ30.0072mm，用CCD及计算机测量：Do＝1.9672mm，D＝2.2082mm，测量结果d＝φ30.0077mm。
Claims (6)
1、一种多功能激光衍射测量仪及其测量方法，在测量仪的底座(1)上装激光电源部件、棱缘部件、支承部件、负透镜部件和V形块部件，其特征是：在容栅式数显直尺(5-5)部件的屏幕立柱(5-3)上装有回转盘(5-6)，暗盒(5-12)组件，带数据输出端口的容栅式数显直尺(5-5)和接收光屏(5-22)均与回转盘(5-6)固定在一起；在CCD立柱(6-3)中间装有带手轮(6-9)的丝杆(6-8)，接长筒(6-7)用螺纹联接在CCD座(6-6)的螺纹孔中，CCD摄像镜头(6-4)用锁紧螺钉(6-10)固定，滤光片(6-12)胶粘在带有螺纹及长方形孔的端盖(6-11)上，端盖(11)与接长筒(6-7)用螺纹连接，CCD座(6-6)与滑块(6-5)用螺钉连接在一起，滑块(6-5)穿过丝杆(6-8)。
2、根据权利要求1所述的多功能激光衍射测量仪及其测量方法，其特征在于回转盘(5-6)上加工两个对称的0-90°腰形槽。
3、根据权利要求1所述的多功能激光衍射测量仪及其测量方法，其特征在于暗盒(5-12)与绝缘板(5-29)一侧粘合在一起，绝缘板(5-29)另一侧与容栅式数显直尺(5-5)框背面粘合在一起，丝杆(5-4)穿过暗盒(5-12)，暗盒(5-12)底部与固定板(5-25)、压板(5-27)粘合在一起，调节板(5-26)与手轮(5-14)连接。
4、一种多功能激光衍射测量仪及其测量方法，其特征在于该测量仪的测量方法：是将暗盒(5-12)组件、带数据输出端口的容栅式数显直尺(5-5)，与计算机相连，容栅式数显直尺(5-5)测得的数据通过专用接口输入计算机，通过数据处理程序，计算显示出测量结果和图形；
5、根据权利要求4所述多功能激光衍射测量仪及其测量方法，其特征在于还有一种测量方法是，用线阵CCD进行测量，线阵CCD器件通过CCD座固定在CCD立柱(6-3)上的滑块(6-5)上，CCD器件除了可随滑块(6-5)上下移动外也可在框架中转动，实现对水平、垂直及任意方向衍射条纹的测量，加上驱动器、数据采集卡与计算机相连接，通过程序，实现对CCD器件输出的视频信号的采集处理和运算，显示出测量结果和图形。
6、根据权利要求4所述的多功能激光衍射测量仪及其测量方法，其特征在于有两种光路系统，一种是激光水平地通过棱缘立柱(3-3)的长孔，从棱缘(3-15)与被测工作形成的狭缝及负透镜(4-6)的中心通过，射向接收光屏(5-22)；另一种光路系统是激光束垂直入射，穿过被测物小孔或狭缝后到45°平面反射镜(9-2)反成水平光束，光束通过负透镜(4-6)的中心后，再射向接收光屏(5-22)。
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