一种用于砂轮表面形貌的检测方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及应用于光学表面形貌测量领域。
【背景技术】
[0002]砂轮的表面形貌不同于一般工程材料:一般工程材料的表面通常由某一种材质构成、且具有典型的统计特征或统计规律，而砂轮则是由树脂或金属结合剂将高硬度磨粒附着在其表面形成的开放式多孔结构，这些磨粒通常为具有一定透明度的不规则多面体，形状、大小不一，在砂轮表面的分布规律不确定，磨削过程中又会出现磨粒磨损、破碎、脱落等现象，再加上磨粒和结合剂在材质、形态、颜色等方面存在极大的差异性等问题，导致砂轮的表面形貌非常复杂，是测量领域的典型测量难题之一。目前尚无专门针对砂轮表面形貌的测量仪器，已有测量方法在较好地获取砂轮表面的高度信息或二维横向信息，但是难以很好地表征砂轮表面的三维信息；同时，现有测量方法在进行三维形貌测量时，受限于电机和工作台的纵向扫描速度，导致测量速度无法进一步提高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种用于砂轮表面形貌的检测方法与系统，其可很好地表征砂轮表面的三维信息，并极大地提高了针对砂轮表面形貌的测量效率。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]一种用于砂轮表面形貌的检测系统，沿光源发出光束的光路上依次设置准直透镜和数字微镜器件，且经准直透镜准直的光束与数字微镜器件的表面呈66°入射，此光束在垂直于数字微镜器件的表面的方向反射；经数字微镜器件反射的光束的光路上依次设置分光镜和色散透镜；待测砂轮对应于色散透镜的出射侧设置，并在垂直于光轴的方向的一固定轴上做一维横向移动，以及绕着此固定轴做旋转运动。
[0006]所述数字微镜器件是一个由边长十微米左右的微反射镜构成的阵列；各所述微反射镜间的间隙为一微米左右。
[0007]一种用于砂轮表面形貌的检测方法，将光源发出的光束经过准直透镜后与数字微镜器件的表面呈66°入射，此光束在垂直于数字微镜器件的表面的方向反射，被数字微镜器件调制后形成线型光，此线型光经过分光镜后照射在色散透镜表面，由色散透镜对该线型光在光轴方向上进行色散，形成线型色散光，并照射在待测砂轮表面；待测砂轮在垂直于光轴的方向的一固定轴上做一维横向移动，以及绕着此固定轴做旋转运动，从而使色散光点阵列对整个待测砂轮表面进行扫描，在光轴方向上不做纵向扫描的前提下，获得待测砂轮表面的三维几何量信息。
[0008]采用上述方案后，与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0009]将数字微镜器件作为线型光源，结合色散透镜产生线型色散光，可同时对待测砂轮表面上的多点进行垂直于光轴方向的横向扫描，结合待测砂轮绕固定轴的旋转运动，在无需沿光轴方向做纵向扫描的前提下获得整个待测砂轮表面的三维几何量信息。从而可很好地表征待测砂轮表面的三维信息，并极大地提高了针对砂轮表面形貌的测量效率。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]本发明一种用于砂轮表面形貌的检测系统，如图1所示，沿光源I发出光束的光路上依次设置准直透镜2和数字微镜器件3，且经准直透镜2准直的光束以与数字微镜器件3的表面呈66°的角度入射在数字微镜器件3的表面，此光束在垂直于数字微镜器件3的表面的方向反射；在经数字微镜器件3反射的光束的光路上依次设置分光镜4和色散透镜5。
[0012]待测砂轮6对应于色散透镜5的出射侧设置，并在垂直于光轴的方向的一固定轴X上做一维横向往复移动，以及绕着此固定轴X做正反旋转运动。作为一种优选，此固定轴X可为待测砂轮6的中心轴。
[0013]分光镜4分出的光路上依次设置有光阑7和CCD摄像机8，光阑7起着阻挡杂散光的作用，CCD摄像机8用于收集来自于待测砂轮6表面的反射光，并转化为电信号进行后续处理。
[0014]本发明一种用于砂轮表面形貌的检测方法，通过如下方案实现:
[0015]光源I发出的光束经过准直透镜2后形成平行光，此平行光以与数字微镜器件3的表面呈66°的角度入射在数字微镜器件3的表面，此平行光在垂直于数字微镜器件3的表面的方向反射，被数字微镜器件3调制后形成线型光，此线型光经过分光镜4后照射在色散透镜5表面，由色散透镜5对该线型光在光轴方向上进行色散，形成线型色散光51，并照射在待测砂轮6表面；待测砂轮6在垂直于光轴的方向的一固定轴X上做一维横向往复移动，以及绕着此固定轴X做正反旋转运动，从而使线型色散光51对整个待测砂轮6表面进行扫描，在光轴方向上不做纵向扫描的前提下，获得待测砂轮6表面的三维几何量信息。
[0016]数字微镜器件3采用公知的数字微镜器件，其是一个由边长十微米左右的微反射镜构成的阵列，各微反射镜间的间隙为一微米左右。色散透镜5可将线型光在光轴方向上色散，形成线型色散光51，线型色散光51是在光轴方向上进行色散分解后的光束。
【主权项】
1.一种用于砂轮表面形貌的检测系统，其特征在于:沿光源发出光束的光路上依次设置准直透镜和数字微镜器件，且经准直透镜准直的光束与数字微镜器件的表面呈66°入射，此光束在垂直于数字微镜器件的表面的方向反射；经数字微镜器件反射的光束的光路上依次设置分光镜和色散透镜；待测砂轮对应于色散透镜的出射侧设置，并在垂直于光轴的方向的一固定轴上做一维横向移动，以及绕着此固定轴做旋转运动。2.根据权利要求1所述的一种用于砂轮表面形貌的检测系统，其特征在于:所述数字微镜器件是一个由边长十微米左右的微反射镜构成的阵列；各所述微反射镜间的间隙为一微米左右。3.一种用于砂轮表面形貌的检测方法，其特征在于:将光源发出的光束经过准直透镜后与数字微镜器件的表面呈66°入射，此光束在垂直于数字微镜器件的表面的方向反射，被数字微镜器件调制后形成线型光，此线型光经过分光镜后照射在色散透镜表面，由色散透镜对该线型光在光轴方向上进行色散，形成线型色散光，并照射在待测砂轮表面；待测砂轮在垂直于光轴的方向的一固定轴上做一维横向移动，以及绕着此固定轴做旋转运动，从而使色散光点阵列对整个待测砂轮表面进行扫描，在光轴方向上不做纵向扫描的前提下，获得待测砂轮表面的三维几何量信息。
【专利摘要】本发明公开了一种用于砂轮表面形貌的检测方法与系统，其系统包括沿光源发出光束的光路上依次设置的准直透镜、数字微镜器件、分光镜和色散透镜；待测砂轮对应于色散透镜的出射侧设置，并在垂直于光轴的方向的一固定轴上做一维横向移动，以及绕着此固定轴做旋转运动。本发明将数字微镜器件作为线型光源，结合色散透镜产生线型色散光，可同时对待测砂轮表面上的多点进行垂直于光轴方向的横向扫描，结合待测砂轮绕固定轴的旋转运动，在无需沿光轴方向做纵向扫描的前提下获得整个待测砂轮表面的三维几何量信息。从而可很好地表征待测砂轮表面的三维信息，并极大地提高了针对砂轮表面形貌的测量效率。
【IPC分类】G01B11/25
【公开号】CN105043303
【申请号】CN201510500204
【发明人】余卿, 崔长彩, 易定容, 章明, 孔令华, 叶瑞芳, 范伟, 王寅, 李煌, 张勇贞
【申请人】华侨大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月14日