CN208296778U - 一种多测点光谱共焦测头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多测点光谱共焦测头，包括传输测量光和回射光的光纤、保护外壳、分离不同波长的光束，使得不同波长的光束聚焦在不同的轴向位置的色散光学元件和将光斑分散为不同方向的多个光点的多点分光棱镜，其中，所述保护外壳具有安装腔体，所述色散光学元件和所述多点分光棱镜分别设置在所述保护外壳的安装腔体之内，所述光纤与所述保护外壳的安装腔体相连通。本实用新型的有益效果是：可通过多点分光棱镜将光斑分散为不同方向，实现多点测量，以提高测量效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及测量仪器，尤其涉及一种多测点光谱共焦测头。
背景技术
在物体轮廓、粗糙度测量的精密测量领域，存在着两种测量方式，一种是以机械探针为主的接触式的探测技术，另外一种是以光学探测技术为主的非接触式的方式。机械探针的发展历史更为久远，精度和适应力也更强。而光学探测最主要的优势就是不损伤工件表面，真正做到了无损探测。
如图1为传统的色谱共焦测头，主要有光纤1、保护外壳2、测量光3和色散光学元件，光谱谱共焦技术是最近兴起的非接触式的测量技术，其主要利用光的共焦和色散原理，使得不同波长的光聚焦到不同的轴向位置，当被测物体处于不同波长的焦点位置，返回光斑的波长也不相同，通过不同的波长得到不同的高度信息。此测头的优点在于测头不需要上下移动就能得到物体表面的高度信息。与其他的光学测头类似，光谱共焦的测头也是单点测量的测头，对于具有沟槽结构的工件，其测量的效率较低，对于大坡度的表面甚至无法进行测量。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种多测点光谱共焦测头，可以实现多点测量，测量效率较高。
本实用新型提供了一种多测点光谱共焦测头，包括传输测量光和回射光的光纤、保护外壳、分离不同波长的光束，使得不同波长的光束聚焦在不同的轴向位置的色散光学元件和将光斑分散为不同方向的多个光点的多点分光棱镜，其中，所述保护外壳具有安装腔体，所述色散光学元件和所述多点分光棱镜分别设置在所述保护外壳的安装腔体之内，所述光纤与所述保护外壳的安装腔体相连通。
作为本实用新型的进一步改进，所述保护外壳的安装腔体具有输入测量光的入光端和输出测量光的出光端，所述光纤与所述入光端连接，所述多点分光棱镜设置在所述出光端。
作为本实用新型的进一步改进，所述光纤射出的测量光经所述色散光学元件后射入所述多点分光棱镜。
作为本实用新型的进一步改进，所述保护外壳的安装腔体之内设有全反射镜，所述光纤射出的测量光经所述色散光学元件后射入所述全反射镜再反射至所述多点分光棱镜。
作为本实用新型的进一步改进，所述光纤为多模光纤。
作为本实用新型的进一步改进，所述多点分光棱镜的分光端设有对称设置的第一分光面和第二分光面，所述第一分光面和第二分光面均镀有全反射膜。
作为本实用新型的进一步改进，所述多点分光棱镜为块状的等边三角形。
作为本实用新型的进一步改进，所述多点分光棱镜为块状的等腰三角形。
本实用新型的有益效果是：通过上述方案，可通过多点分光棱镜将光斑分散为不同方向，实现多点测量，以提高测量效率。
附图说明
图1是传统的色谱共焦测头的示意图。
图2是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的实施例一的示意图。
图3是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的实施例二的示意图。
图4是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的实施例三的示意图。
图5是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的多点分光棱镜的侧视方向的示意图。
图6是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的多点分光棱镜的正视方向的示意图。
图7是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的多点分光棱镜的分光示意图。
图8是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的测量示意图。
图9是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的测量示意图。
图10是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的测量示意图。
图11是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的测量示意图。
图12是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的测量示意图。
图13是本实用新型一种多测点光谱共焦测头的测量示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图2所示，一种多测点光谱共焦测头（简称测头），包括用于传输测量光3（测量光3即测量光线，光线中含有测量数据的信息）和回射光的光纤1、保护外壳2、分离不同波长的光束，使得不同波长的光束聚焦在不同的轴向位置的色散光学元件4和将光斑分散为不同方向的多个光点的多点分光棱镜5，其中，所述保护外壳2具有安装腔体，所述色散光学元件4和所述多点分光棱镜5分别设置在所述保护外壳2的安装腔体之内，所述光纤1与所述保护外壳2的安装腔体相连通。
如图2所示，所述保护外壳2的安装腔体具有输入测量光的入光端和输出测量光的出光端，所述光纤1与所述入光端连接，所述多点分光棱镜5设置在所述出光端。
如图2所示，所述保护外壳2主要用于保护测头里面的光学元件，测头的材质一般选择为低膨胀系数的材料，以防止由于温度漂移对光学元件产生不利的影响，而导致测量精度的降低。
如图2所示，实施例一，所述光纤1射出的测量光经所述色散光学元件4后射入所述多点分光棱镜5分为不同方向的测量光点6、7、8，本实用新型以三个测量点为例进行说明，也可以通过所述多点分光棱镜5分为三个以上测量点。
如图3所示，实施例二，为旁向的测头结构，所述保护外壳2的安装腔体之内设有全反射镜9，所述光纤4射出的测量光经所述色散光学元件7后射入所述全反射镜9再反射至所述多点分光棱镜8分为不同方向的测量光点6、7、8，用一个全反射镜9，使得光束发生偏转，测头的前端部分可以做的很小，以便于深入一些细小的结构件里面，测量复杂的轮廓形貌。
如图4所示，实施例三，所述保护外壳2的前端部设置为圆弧形10，将测头前端做成了一个球形，这样有利于测量一些角度变化比较明显的轮廓。
所述光纤1优选为多模光纤，其数值孔径一般选择为0.1-0.3，多模光纤用于传输测量光和回射光。
如图5至7所示，所述多点分光棱镜5的分光端（即顶角）设有对称设置的第一分光面51和第二分光面52，所述第一分光面51和第二分光面52均镀有全反射膜，所述多点分光棱镜5优选为块状的等边三角形或者块状的等腰三角形，可以参考不同工件，将多点分光棱镜5的顶角设计为不同角度，同时在机械固定上保正所分多点光斑能量比例合适。测量光3只有一半光斑打在多点分光棱镜5上，其中第一分光面51和第二分光面52两个面镀有全反射膜，用来反射入射到反射面上的光斑。经过多点分光棱镜5分光后，分出测量光点6、7、8，测量光点6、7、8的光斑分别为光斑61、71、81。
如图8至10所示，对于上下起伏的工件，测头从左至右的扫描，这样通过一次测量就可以得到工件的形貌和轮廓的信息。
如图11至图13所示，对于有内部沟槽的工件，采用旁向的测头结构，从下至下扫描，测量上部的形状、竖直方向的轮廓、下部的轮廓。同样一次测量就能得到工件形貌和轮廓的信息。通过设计不同的出射点角度，可以满足常用的螺纹、轴类零件的测量。
本实用新型提供的一种多测点光谱共焦测头，可通过多点分光棱镜5将光斑分散为不同方向，实现多点测量，使得测头能够一次测量出复杂的工件结构，大大提高了光谱共焦测头的测量效率和实用性。
本实用新型提供的一种多测点光谱共焦测头，要用于解决普通光谱共焦测头主要用于法向测量、小坡度测量等的局限性，特别是对于有相同坡度的螺纹、轴类零件等的表面轮廓。
本实用新型提供的一种多测点光谱共焦测头，具有以下优点：
(1)测头在轴向有一定的测量范围，在测量小起伏的轮廓时，可以免除轴向移动的机械和结构部件。
(2)可以深入到工件内部测量，解决现有光学测头不能测量的盲区。
(3)一次测量即可得到复杂工件的轮廓数据，提高了测量效率。
(4)可以设计不同角度的测头，以适应不同类型的工件的测量。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种多测点光谱共焦测头，其特征在于：包括传输测量光和回射光的光纤、保护外壳、分离不同波长的光束，使得不同波长的光束聚焦在不同的轴向位置的色散光学元件和将光斑分散为不同方向的多个光点的多点分光棱镜，其中，所述保护外壳具有安装腔体，所述色散光学元件和所述多点分光棱镜分别设置在所述保护外壳的安装腔体之内，所述光纤与所述保护外壳的安装腔体相连通。
2.根据权利要求1所述的多测点光谱共焦测头，其特征在于：所述保护外壳的安装腔体具有输入测量光的入光端和输出测量光的出光端，所述光纤与所述入光端连接，所述多点分光棱镜设置在所述出光端。
3.根据权利要求1所述的多测点光谱共焦测头，其特征在于：所述光纤射出的测量光经所述色散光学元件后射入所述多点分光棱镜。
4.根据权利要求3所述的多测点光谱共焦测头，其特征在于：所述保护外壳的安装腔体之内设有全反射镜，所述光纤射出的测量光经所述色散光学元件后射入所述全反射镜再反射至所述多点分光棱镜。
5.根据权利要求1所述的多测点光谱共焦测头，其特征在于：所述光纤为多模光纤。
6.根据权利要求1所述的多测点光谱共焦测头，其特征在于：所述多点分光棱镜的分光端设有对称设置的第一分光面和第二分光面，所述第一分光面和第二分光面均镀有全反射膜。
7.根据权利要求1所述的多测点光谱共焦测头，其特征在于：所述多点分光棱镜为块状的等边三角形。
8.根据权利要求1所述的多测点光谱共焦测头，其特征在于：所述多点分光棱镜为块状的等腰三角形。
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|---|---|---|---|---|
| CN111207689A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-29 | 深圳市中图仪器股份有限公司 | 一种基于光谱共焦原理非接触式螺纹测量装置 |
| CN111879247A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-11-03 | 海伯森技术（深圳）有限公司 | 一种测量轴孔规格的装置 |
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