一種曲率半徑自動(dòng)測量儀及其測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種曲率半徑自動(dòng)測量儀，包括單色光源、透鏡組件和信號(hào)裝置，鏡組件包括單面反光鏡和標(biāo)準(zhǔn)平透鏡，單色光源和標(biāo)準(zhǔn)平透鏡分別位于單面反光鏡的同一組入、反射線上，標(biāo)準(zhǔn)平透鏡背離單面反光鏡的一側(cè)設(shè)有樣品夾具，單面反光鏡背離標(biāo)準(zhǔn)平透鏡一側(cè)設(shè)凸透鏡，凸透鏡背離單面反光鏡的一側(cè)設(shè)有用于獲取光信息的光電探頭，光電探頭上連接有控制裝置和處理裝置。本發(fā)明曲率半徑自動(dòng)測量儀結(jié)構(gòu)簡單僅能夠提高該領(lǐng)域的生產(chǎn)檢驗(yàn)效率，加快工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程，也能夠降低勞動(dòng)成本，促使工業(yè)生產(chǎn)的智能化和快速化，從而發(fā)展推動(dòng)各個(gè)學(xué)科知識(shí)在生產(chǎn)生活領(lǐng)域的綜合性運(yùn)用，另一方面由于生產(chǎn)成本較低，有利于該儀器在市場上的推廣和使用。
【專利說明】一種曲率半徑自動(dòng)測量儀及其測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)加工檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種曲率半徑自動(dòng)測量儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著激光技術(shù)，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，光學(xué)測量的技術(shù)和手段發(fā)生 了質(zhì)的飛躍。如：通過引入光電技術(shù)、數(shù)字顯示、自動(dòng)記錄、自動(dòng)測量和軟件編程、硬件電路 等先進(jìn)技術(shù)，極大地提高了光學(xué)測量的精度和效率，為光學(xué)精密測量技術(shù)開辟了廣闊的發(fā) 展前景。
[0003] 在光學(xué)領(lǐng)域中，球面曲率半徑的測量具有重要的作用。同時(shí)，球面曲率半徑測量的 方法也比較多，如：自準(zhǔn)直顯微鏡法，自準(zhǔn)直前值鏡法、球徑儀法等測量方法較古典，也最為 常用。激光的問世給干涉測量技術(shù)帶來了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，先后出現(xiàn)了摩爾干涉測量方法、 Talbot測量法、與激光球面結(jié)合的激光干涉測量法、球面補(bǔ)償自參考單板剪切干涉法等等。
[0004] 然而在這些測量曲率半徑的方法中有的精度不高，有的設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本較高，不利 于生產(chǎn)普及，還有的則對(duì)人需要一定的技術(shù)要求，因此很有必要尋找一個(gè)成本不高，精度較 高且操作較為簡單的非接觸式測量系統(tǒng)。本曲率半徑自動(dòng)測量儀針對(duì)此類缺陷而設(shè)計(jì)，不 僅能夠有較高的精度，而且操作很生產(chǎn)成本要求均不高，利于普及。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種成本低、精度較高操 作簡單的非接觸式的曲率半徑自動(dòng)測量儀；本發(fā)明的第二個(gè)目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不 足，本發(fā)明提供了一種測量簡單的曲率半徑自動(dòng)測量儀的測量方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：
[0007] -種曲率半徑自動(dòng)測量儀，包括單色光源和透鏡組件，所述的透鏡組件包括單面 反光鏡和標(biāo)準(zhǔn)平透鏡，所述的單色光源和標(biāo)準(zhǔn)平透鏡分別位于單面反光鏡的同一組入射線 和反射線上，所述的標(biāo)準(zhǔn)平透鏡背離單面反光鏡的一側(cè)設(shè)有樣品夾具，所述的單面反光鏡 背離標(biāo)準(zhǔn)平透鏡的一側(cè)設(shè)有用于匯聚標(biāo)準(zhǔn)平透鏡和樣品產(chǎn)生的干涉光的凸透鏡，所述的凸 透鏡背離單面反光鏡的一側(cè)設(shè)有用于獲取光信息的光電探頭，光電探頭上連接有控制裝置 和處理裝置。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的控制裝置包括電機(jī)控制裝置和光電探頭控制裝置，所述的電機(jī) 控制裝置通過電機(jī)光電數(shù)據(jù)導(dǎo)線與所述的光電探頭連接，所述的光電探頭控制裝置也通過 光電數(shù)據(jù)導(dǎo)線與所述的光電探頭連接。采用上述的優(yōu)選方案后，
[0009] 作為優(yōu)選，所述的處理裝置包括計(jì)算機(jī)處理裝置，所述的電機(jī)控制裝置通過第一 數(shù)據(jù)導(dǎo)線與所述的計(jì)算機(jī)處理裝置連接，所述的光電探頭控制裝置通過第二數(shù)據(jù)導(dǎo)線與 計(jì)算機(jī)處理裝置連接。采用上述的優(yōu)選方案后，
[0010] 作為優(yōu)選，所述的電機(jī)控制裝置的一側(cè)分別連接有平移步進(jìn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電 機(jī)。采用上述的優(yōu)選方案后，
[0011] 作為優(yōu)選，所述的光電探頭包括第一光電探頭和第二光電探頭，所述的第一光電 探頭通過第一探頭控制線與所述的光電探頭控制裝置連接，所述的第二光電探頭通過第二 探頭控制線與所述的光電探頭控制裝置連接。采用上述的優(yōu)選方案后，
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：
[0013] 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲率半徑自動(dòng)測量儀的測量方法，包括以下步驟：首 先，將樣品用樣品夾具夾持后啟動(dòng)控制裝置和處理裝置，設(shè)置計(jì)算機(jī)處理裝置相應(yīng)數(shù)據(jù)；開 啟單色光源，單色光源發(fā)出平行的單色光，單色光通過單面發(fā)光鏡反射光線，反射光線于標(biāo) 準(zhǔn)平透鏡和樣品所夾持的空氣薄膜上下進(jìn)行干涉，并通過凸透鏡進(jìn)行匯聚，并由光電探頭 獲取信息，并傳遞給計(jì)算機(jī)處理器進(jìn)行運(yùn)算，導(dǎo)出結(jié)果。
[0014] 本發(fā)明曲率半徑自動(dòng)測量儀利用的原理是牛頓環(huán)儀的原理，牛頓環(huán)儀是由一塊曲 率半徑較大的平凸透鏡放在光學(xué)平玻璃上構(gòu)成，平玻璃表面與凸透鏡球面之間形成一楔形 的空氣間隙。當(dāng)用平行光照射牛頓環(huán)儀時(shí)，在球面與平玻璃接觸點(diǎn)周圍就形成了同心圓干 涉環(huán)即牛頓環(huán)，利用用透射光來觀察這些干涉環(huán)，由于空氣隙的邊界表面是彎曲的，干涉環(huán) 之間的間距是不等的，如本圖1所示。
[0015] 在圖2中，一束光L從左面照在距離為d的空氣楔處，部分光?\在氣楔的左面邊 界反射回去，部分光τ 2通過氣楔。在氣楔的右面邊界有部分光τ3反射回來，由于此處是從 折射率大的平玻璃面反射，所以包含一個(gè)相位變化。部分光Τ 4先從氣楔右邊界反射回來， 然后又從氣楔的左面邊界反射回來，每一次反射均有一個(gè)相位變化即半波損失，由圖2可 知空氣薄膜上、下兩表面反射光的光程差為
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種曲率半徑自動(dòng)測量儀，包括單色光源和透鏡組件，其特征在于：所述的透鏡組 件包括單面反光鏡和標(biāo)準(zhǔn)平透鏡，所述的單色光源和標(biāo)準(zhǔn)平透鏡分別位于單面反光鏡的同 一組入射線和反射線上，所述的標(biāo)準(zhǔn)平透鏡背離單面反光鏡的一側(cè)設(shè)有樣品夾具，所述的 單面反光鏡背離標(biāo)準(zhǔn)平透鏡的一側(cè)設(shè)有用于匯聚標(biāo)準(zhǔn)平透鏡和樣品產(chǎn)生的干涉光的凸透 鏡，所述的凸透鏡背離單面反光鏡的一側(cè)設(shè)有用于獲取光信息的光電探頭，光電探頭上連 接有控制裝置和處理裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲率半徑自動(dòng)測量儀，其特征在于：所述的控制裝置包括電 機(jī)控制裝置和光電探頭控制裝置，所述的電機(jī)控制裝置通過電機(jī)光電數(shù)據(jù)導(dǎo)線與所述的光 電探頭連接，所述的光電探頭控制裝置也通過光電數(shù)據(jù)導(dǎo)線與所述的光電探頭連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲率半徑自動(dòng)測量儀，其特征在于：所述的處理裝置包括計(jì) 算機(jī)處理裝置，所述的電機(jī)控制裝置通過第一數(shù)據(jù)導(dǎo)線與所述的計(jì)算機(jī)處理裝置連接，所 述的光電探頭控制裝置通過第二數(shù)據(jù)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)處理裝置連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的曲率半徑自動(dòng)測量儀，其特征在于：所述的電機(jī)控制裝 置的一側(cè)分別連接有平移步進(jìn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的曲率半徑自動(dòng)測量儀，其特征在于：所述的光電探頭包 括第一光電探頭和第二光電探頭，所述的第一光電探頭通過第一探頭控制線與所述的光電 探頭控制裝置連接，所述的第二光電探頭通過第二探頭控制線與所述的光電探頭控制裝置 連接。
6. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲率半徑自動(dòng)測量儀的測量方法，其特征在于包括以下 步驟：首先，將樣品用樣品夾具夾持后啟動(dòng)控制裝置和處理裝置，設(shè)置計(jì)算機(jī)處理裝置相應(yīng) 數(shù)據(jù)；開啟單色光源，單色光源發(fā)出平行的單色光，單色光通過單面發(fā)光鏡反射光線，反射 光線于標(biāo)準(zhǔn)平透鏡和樣品所夾持的空氣薄膜上下進(jìn)行干涉，并通過凸透鏡進(jìn)行匯聚，并由 光電探頭獲取信息，并傳遞給計(jì)算機(jī)處理器進(jìn)行運(yùn)算，導(dǎo)出結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G01B11/255GK104154880SQ201410203827
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】黃運(yùn)米, 尉鵬飛, 柯震棟, 田其立, 朱海永, 黃曉虹, 周讓, 黃超越, 嚴(yán)林菲, 金清理 申請(qǐng)人:溫州大學(xué)