表面形貌抗振干涉测量系统的制作方法
【专利摘要】表面形貌抗振干涉测量系统，包括白光光源，声光可调滤光器，第一分光镜，第二分光镜，测量模块和补偿模块；声光可调滤光器依次与驱动器，单片机扫频模块和声光可调滤光器与DSP模块控制单元连接，单片机扫频模块由声光可调滤光器与DSP模块控制单元触发；测量模块包括CCD相机和计算机，测量模块工作时单片机扫频模块采用低速扫频模式，声光可调滤光器与DSP模块控制单元受控于计算机；补偿模块包括光电探测器，DSP控制模块和压电陶瓷，补偿模块工作时单片机扫频模块采用高速扫频模式。本发明具有只需使用一个光源即可实现振动补偿的，能够实现在线测量，结构简单、价格低廉的优点。
【专利说明】表面形貌抗振干涉测量系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种表面形貌特征的测量方法。
技术背景
[0002]随着精密加工技术的飞速发展，精密检测技术所面临的挑战日益严峻，以表面测量为代表的现代精密测量技术也受到了越来越多的关注。在表面测量技术中，光学干涉测量具有非接触、快速性、高精度等优点，并能准确直观地获取被测工件8表面的面形、波纹度以及粗糙度等信息。
[0003]相移干涉仪在精密测量领域占有重要的地位，获得了比较广泛的应用，但其采用激光或单波长光源作为系统的测量光源，会产生相位不确定问题，限制了测量深度。白光垂直扫描干涉仪采用低相干光源作为其测量光源，解决了相位不确定问题，但实现轴向的垂直扫描需要昂贵的微位移平台，这也在一定程度上限制了数据采集速度。为了取代垂直扫描干涉仪中的机械运动部件，可使用波长可调节激光源或白光源加上可控的波长扫描装置来实现波长扫描。
[0004]为了控制产品加工质量、提高生产效率以及降低废品率，发展表面形貌在线测量方法至关重要。但是，工业现场往往存在着大量的机器运转振动噪声，空气扰动噪声等，对测量系统产生了极大的干扰。因此，增强白光波长扫描干涉测量仪的抗干扰能力，开展表面形貌伺服抗振系统的研制，提高系统的可靠性，具有非常重要的意义。而采用白光光源进行表面测量时，现有的振动补偿方法是附加一个激光光源或单波长光源作为参考干涉仪，这样测量系统中将集成两个光源，将导致系统结构复杂，价格昂贵。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术需要增设参考干涉仪进行振动补偿的缺点，本发明提供了一种只需使用一个光源即可实现振动补偿的表面形貌抗振干涉测量系统。
[0006]表面形貌抗振干涉测量系统，包括白光光源，将白光光源过滤成单色光的声光可调滤光器(A0TF)，和使单色光分成两路的第一分光镜，一路单色光经第一物镜7入射到被测工件8，另一路单色光经第二物镜10入射到参考反射镜11，入射到被测工件8和参考反射镜11的单色光被反射后在第一分光镜处汇合并产生干涉，干涉光经第二分光镜16分成两路，第一路干涉光进入用于获取被测工件8的表面形貌的测量模块，第二路干涉光进入用于抑制噪声干扰的补偿模块；声光可调滤光器依次与驱动器，单片机扫频模块21和声光可调滤光器与DSP模块控制单元连接，单片机扫频模块21由声光可调滤光器与DSP模块控制单元触发；
测量模块包括CCD相机17和计算机18，测量模块工作时单片机扫频模块21采用低速扫频模式，第一路干涉光经第一成像透镜15进入CCD相机17，CCD相机17采集第一路干涉光形成的干涉图像并将干涉图像输入计算机18中，计算机18计算获得被测工件8的表面三维形貌，被测工件8上任意点的高度值A(U)的计算公式为:
【权利要求】
1.表面形貌抗振干涉测量系统，其特征在于:该测量系统包括白光光源，将白光光源过滤成单色光的声光可调滤光器(AOTF)，和使单色光分成两路的第一分光镜，一路单色光经第一物镜入射到被测工件，另一路单色光经第二物镜入射到参考反射镜，入射到被测工件和参考反射镜的单色光被反射后在第一分光镜处汇合并产生干涉，干涉光经第二分光镜分成两路，第一路干涉光进入用于获取被测工件的表面形貌的测量模块，第二路干涉光进入用于抑制噪声干扰的补偿模块；声光可调滤光器依次与驱动器，单片机扫频模块和声光可调滤光器与DSP模块控制单元连接，单片机扫频模块由声光可调滤光器与DSP模块控制单元触发； 测量模块包括CCD相机和计算机，测量模块工作时单片机扫频模块采用低速扫频模式，第一路干涉光经第一成像透镜进入CXD相机，CXD相机采集第一路干涉光形成的干涉图像并将干涉图像输入计算机中，计算机计算获得被测工件的表面三维形貌，被测工件上任意点的高度值的计算公式为:
2.如权利要求1所述的表面形貌抗振干涉测量系统，其特征在于:白光光源与声光可调滤光器之间依次设有使白光形成点光源的第一光阑，和将点光源分散成平行光的第一准直镜。
3.如权利要求2所述的表面形貌抗振干涉测量系统，其特征在于:声光可调滤光器与第一分光镜之间依次设有第二光阑和第二准直镜。
4.如权利要求3所述的表面形貌抗振干涉测量系统，其特征在于:声光滤光器驱动器的输出频率由单片机扫频模块控制，所述的单片机扫频模块对驱动器施加不同频率的电信号，声光滤光器从白光源中过滤出不同波长的单色光。
【文档编号】G01B11/30GK103471533SQ201310433699
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】曹衍龙, 吴紫涧, 管佳燕, 徐朋, 李博 申请人:浙江大学