CN2303267Y - 电脑接触式干涉仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电脑接触式干涉仪,它采用了乌氏干涉仪为干涉成像系统,以CCD摄像机、图像捕获器、运算加速器、计算机以及手动开关构成图像采集与处理系统。由计算机控制,可实现自动定度、自动判读和数据自动处理,速度快,精度高,避免了现有技术中人工定度与判读带来的人为误差,极大地提高了工作效率,是一台光、机、电、算相结合的智能化电脑接触式干涉仪,可广泛用于企事业单位的长度计量测量。

Description

电脑接触式干涉仪

本实用新型涉及一种光学干涉仪，特别是一种用于长度计量测量的电脑接触式干涉仪。

目前，与本实用新型最相关的现有技术如：上海光学仪器厂生产的立式接触式干涉仪，又称为乌氏干涉仪。它是应用光波干涉原理，将微小尺寸的变化转换为干涉条纹的移动，读出干涉条纹的移动数，从而达到测量微小尺寸的目的，测量的原理是比较测量法，即把波测量块与比它高一等的量块进行比较，从而推算出波测量块的长度，它主要用以检定尺寸小于150mm的量块。这种仪器是一种广泛应用在机械制造等工业领域长度计量的标准仪器，且属于一种光机类型的仪器，它最主要的不足是采用目视干涉条纹的位移来判读测量值，并用手工计算得到结果，这种目视判读仪器将不可避免地造成以下不良后果：(1)由于量块是一种高精度的量具，该干涉仪用于量块的检定(包括定度)时，需被测量块与标准量块的测试时间要尽量的短，以避免外界环境变化的影响，提高准确度，但这种仪器在量块检定规程中两个量块量值传递需要判读并记录12～14个读数，故在目视判读的状态下，速度难以很快，因此影响精度；(2)在用接触式干涉仪进行量块检定时，为了防止人工检定可能发生的读数误差或粗心误差，要费时费力，同时检定人员长时间通过目镜观察干涉条纹，眼睛容易疲劳，损耗较大。

本实用新型的目的是在公认的基于高精度干涉原理的立式接触式干涉仪基础上，将其技术改造为光、机、电、算相结合的智能化电脑接触式干涉仪，从而使计算测试的精度和效率得到提高。

本实用新型的目的是通过以下技术措施来实现的。电脑接触式干涉仪是在原有立式接触式干涉仪基础上增加图像接收和自动处理装置，即光学部分仍采用乌氏光学干涉系统，其特征在于它的图像接收与处理部分由CCD摄像机、图像捕获器、运算加速器、计算机和手动开关构成；图像捕获器和运算加速器是插在计算机内主机箱的扩展槽中，CCD摄像机位于乌氏光学干涉系统中分划板后的光路上，CCD摄像机的输出通过图像捕获器与计算机连接，手动开关与计算机的输入设备并联。本实用新型在使用时，还配有自行编制的数据采集软件包、定度软件包、判等判级软件包以及检定结果列表输出软件包等。测试时，量块位于乌氏(接触式)干涉仪的工作台上，与移动反射镜刚性连接的触头与量块直接接触；被测量块与标准量块之间的尺寸变化推动移动反射镜的位置变化。由乌氏干涉仪中的光源发出的光线经聚光后通过分光镜分成两路光线，一路经固定反射镜直接反射，另一路经补偿板、移动镜反射，两路光返回分光镜上产生干涉，再经物镜成像在分划板上，CCD摄像机接收到该干涉图像后，将信号通过图像捕获器转化为数字信号传输给计算机，由手动开关控制计算机运算，将单色光干涉图的光强函数，经傅立叶变换得到频谱分布；在频谱域内设有一低通滤波器，取出有效低频信息，然后作傅立叶逆变换，即可得到干涉条纹平滑后的光强函数，由此，计算机可根据相应的软件包轻而易举地完成定度，实现定度过程的自动化。本实用新型的实测是在白光干涉条件下进行的。在定度完成的情况下，计算机只要确定零级黑条纹在CCD靶面上所移动过的像素数量，即可获得位移量的测试结果。零级条纹中心的确定，是计算机根据零级黑条纹的中心光强度最暗这一特点利用未用软件自动完成的。

本实有新型与现有技术相比其显著的积极效果是：(1)本实用新型可以实现自动定度。通过CCD摄像机自动采集定度条纹，利用傅立叶变换方法确定条纹个数，根据每个条纹所包含的像数进行定度(判读刻值)。克服了现有定度时人为因素和不熟悉程度的影响，减少了定量工作量；(2)实现了自动读数，提高读数精度。采用CCD摄像机自动采集白光干涉条纹，通过图像处理自动识别中心黑条纹的位置坐标，代替原人工判读，减少误差且极大地减轻了操作人员的人眼读数疲劳；(3)该发明实现了数据处理自动化，如配置打印机还可实现输出自动化，减轻了数据处理工作量，直接列表输出，提高了工作效率，是一台光、机、电、算相结合的智能化仪器；(4)本实用新型还可用于动态微位移量自动测量。

本实用新型的具体结构由以下附图和实施例给出。

图1是根据本实用新型所述电脑接触式干涉仪工作原理方框图。

图2是电脑接触式干涉仪结构原理示意图。

下面根据附图对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1，根据本实用新型制作的电脑接触式干涉仪是由乌氏干涉仪、CCD摄像机11、图像捕获器12、运算加速器13、计算机14和手动开关15组成，参见图2，乌氏干涉仪采用上海光学仪器厂生产的TCG-1型立式接触式干涉仪，由光源1、聚光镜2、滤光片3、分光镜4、补偿板6、移动反射镜6、触头16、固定反射镜7、物镜8、光栏9以及分划板10组成，滤光片3可横向移动，定度时位于光路上，测量时移出光路，固定反射镜7位于分光镜4的反射光路上，移动反射镜6位于分光镜4的透射光路上，触头16位于移动反射镜6下方，并与之刚性连接，被测量块17位于触头16的下方，触头与量块直接接触，当量块17尺寸发生微小变化时，通过触头16使移动反射镜6也相应产生位移，在物镜8处可得到不同量块尺寸变化的干涉条纹，分划板10位于物镜8的焦点处，CCD摄像机11采用1881EX型，位于分划板10后的光路上，图像捕获器12型号为Video Plus，与运算加速器13都插在486-PX计算机14主机箱的扩展槽内，手动开关15与计算机14输入设备并联。上述设备组装后再配备专用软件，就构成了电脑接触式干涉仪。

Claims (1)

1. 一种电脑接触式干涉仪，它的光学部分采用乌氏光学干涉系统，其特征是它的图像接收与处理部分由CCD摄像机[11]、图像捕获器[12]、运算加速器[13]、计算机[14]和手动开关[15]构成，图像捕获器[12]和运算加速器[13]插在计算机[14]主机箱的扩展槽中，CCD摄像机[11]位于乌氏光学干涉系统中分划板[10]后的光路上，CCD摄像机[11]的输出通过图像捕获器[12]与计算机[14]连接，手动开关[15]与计算机[14]的输入设备并联。

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