一种曲率半径自动测量仪及其测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种曲率半径自动测量仪，包括单色光源、透镜组件和信号装置，镜组件包括单面反光镜和标准平透镜，单色光源和标准平透镜分别位于单面反光镜的同一组入、反射线上，标准平透镜背离单面反光镜的一侧设有样品夹具，单面反光镜背离标准平透镜一侧设凸透镜，凸透镜背离单面反光镜的一侧设有用于获取光信息的光电探头，光电探头上连接有控制装置和处理装置。本发明曲率半径自动测量仪结构简单仅能够提高该领域的生产检验效率，加快工业生产进程，也能够降低劳动成本，促使工业生产的智能化和快速化，从而发展推动各个学科知识在生产生活领域的综合性运用，另一方面由于生产成本较低，有利于该仪器在市场上的推广和使用。
【专利说明】一种曲率半径自动测量仪及其测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学加工检测【技术领域】，具体涉及一种曲率半径自动测量仪。
【背景技术】
[0002] 随着激光技术，电子技术和计算机技术的迅猛发展，光学测量的技术和手段发生 了质的飞跃。如：通过引入光电技术、数字显示、自动记录、自动测量和软件编程、硬件电路 等先进技术，极大地提高了光学测量的精度和效率，为光学精密测量技术开辟了广阔的发 展前景。
[0003] 在光学领域中，球面曲率半径的测量具有重要的作用。同时，球面曲率半径测量的 方法也比较多，如：自准直显微镜法，自准直前值镜法、球径仪法等测量方法较古典，也最为 常用。激光的问世给干涉测量技术带来了实质性的发展，先后出现了摩尔干涉测量方法、 Talbot测量法、与激光球面结合的激光干涉测量法、球面补偿自参考单板剪切干涉法等等。
[0004] 然而在这些测量曲率半径的方法中有的精度不高，有的设计生产成本较高，不利 于生产普及，还有的则对人需要一定的技术要求，因此很有必要寻找一个成本不高，精度较 高且操作较为简单的非接触式测量系统。本曲率半径自动测量仪针对此类缺陷而设计，不 仅能够有较高的精度，而且操作很生产成本要求均不高，利于普及。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于：针对现有技术的不足，本发明提供了一种成本低、精度较高操 作简单的非接触式的曲率半径自动测量仪；本发明的第二个目的在于：针对现有技术的不 足，本发明提供了一种测量简单的曲率半径自动测量仪的测量方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：
[0007] -种曲率半径自动测量仪，包括单色光源和透镜组件，所述的透镜组件包括单面 反光镜和标准平透镜，所述的单色光源和标准平透镜分别位于单面反光镜的同一组入射线 和反射线上，所述的标准平透镜背离单面反光镜的一侧设有样品夹具，所述的单面反光镜 背离标准平透镜的一侧设有用于汇聚标准平透镜和样品产生的干涉光的凸透镜，所述的凸 透镜背离单面反光镜的一侧设有用于获取光信息的光电探头，光电探头上连接有控制装置 和处理装置。
[0008] 作为优选，所述的控制装置包括电机控制装置和光电探头控制装置，所述的电机 控制装置通过电机光电数据导线与所述的光电探头连接，所述的光电探头控制装置也通过 光电数据导线与所述的光电探头连接。采用上述的优选方案后，
[0009] 作为优选，所述的处理装置包括计算机处理装置，所述的电机控制装置通过第一 数据导线与所述的计算机处理装置连接，所述的光电探头控制装置通过第二数据导线与 计算机处理装置连接。采用上述的优选方案后，
[0010] 作为优选，所述的电机控制装置的一侧分别连接有平移步进电机和旋转步进电 机。采用上述的优选方案后，
[0011] 作为优选，所述的光电探头包括第一光电探头和第二光电探头，所述的第一光电 探头通过第一探头控制线与所述的光电探头控制装置连接，所述的第二光电探头通过第二 探头控制线与所述的光电探头控制装置连接。采用上述的优选方案后，
[0012] 为了实现上述第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：
[0013] 一种根据权利要求1所述的曲率半径自动测量仪的测量方法，包括以下步骤：首 先，将样品用样品夹具夹持后启动控制装置和处理装置，设置计算机处理装置相应数据；开 启单色光源，单色光源发出平行的单色光，单色光通过单面发光镜反射光线，反射光线于标 准平透镜和样品所夹持的空气薄膜上下进行干涉，并通过凸透镜进行汇聚，并由光电探头 获取信息，并传递给计算机处理器进行运算，导出结果。
[0014] 本发明曲率半径自动测量仪利用的原理是牛顿环仪的原理，牛顿环仪是由一块曲 率半径较大的平凸透镜放在光学平玻璃上构成，平玻璃表面与凸透镜球面之间形成一楔形 的空气间隙。当用平行光照射牛顿环仪时，在球面与平玻璃接触点周围就形成了同心圆干 涉环即牛顿环，利用用透射光来观察这些干涉环，由于空气隙的边界表面是弯曲的，干涉环 之间的间距是不等的，如本图1所示。
[0015] 在图2中，一束光L从左面照在距离为d的空气楔处，部分光?\在气楔的左面边 界反射回去，部分光τ 2通过气楔。在气楔的右面边界有部分光τ3反射回来，由于此处是从 折射率大的平玻璃面反射，所以包含一个相位变化。部分光Τ 4先从气楔右边界反射回来， 然后又从气楔的左面边界反射回来，每一次反射均有一个相位变化即半波损失，由图2可 知空气薄膜上、下两表面反射光的光程差为
[0016]
【权利要求】
1. 一种曲率半径自动测量仪，包括单色光源和透镜组件，其特征在于：所述的透镜组 件包括单面反光镜和标准平透镜，所述的单色光源和标准平透镜分别位于单面反光镜的同 一组入射线和反射线上，所述的标准平透镜背离单面反光镜的一侧设有样品夹具，所述的 单面反光镜背离标准平透镜的一侧设有用于汇聚标准平透镜和样品产生的干涉光的凸透 镜，所述的凸透镜背离单面反光镜的一侧设有用于获取光信息的光电探头，光电探头上连 接有控制装置和处理装置。
2. 根据权利要求1所述的曲率半径自动测量仪，其特征在于：所述的控制装置包括电 机控制装置和光电探头控制装置，所述的电机控制装置通过电机光电数据导线与所述的光 电探头连接，所述的光电探头控制装置也通过光电数据导线与所述的光电探头连接。
3. 根据权利要求2所述的曲率半径自动测量仪，其特征在于：所述的处理装置包括计 算机处理装置，所述的电机控制装置通过第一数据导线与所述的计算机处理装置连接，所 述的光电探头控制装置通过第二数据导线与计算机处理装置连接。
4. 根据权利要求2或3所述的曲率半径自动测量仪，其特征在于：所述的电机控制装 置的一侧分别连接有平移步进电机和旋转步进电机。
5. 根据权利要求2或3所述的曲率半径自动测量仪，其特征在于：所述的光电探头包 括第一光电探头和第二光电探头，所述的第一光电探头通过第一探头控制线与所述的光电 探头控制装置连接，所述的第二光电探头通过第二探头控制线与所述的光电探头控制装置 连接。
6. -种根据权利要求1所述的曲率半径自动测量仪的测量方法，其特征在于包括以下 步骤：首先，将样品用样品夹具夹持后启动控制装置和处理装置，设置计算机处理装置相应 数据；开启单色光源，单色光源发出平行的单色光，单色光通过单面发光镜反射光线，反射 光线于标准平透镜和样品所夹持的空气薄膜上下进行干涉，并通过凸透镜进行汇聚，并由 光电探头获取信息，并传递给计算机处理器进行运算，导出结果。
【文档编号】G01B11/255GK104154880SQ201410203827
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】黄运米, 尉鹏飞, 柯震栋, 田其立, 朱海永, 黄晓虹, 周让, 黄超越, 严林菲, 金清理 申请人:温州大学