[發(fā)明專利]一種曲率半徑自動測量儀及其測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410203827.2
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN104154880A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 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（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號: G01B11/255
• 分類號: G01B11/255
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 李雪芳

技術(shù)領(lǐng)域

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測量儀。?

背景技術(shù)

隨著激光技術(shù)，電子技術(shù)和計算機(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、自動記錄、自動測量和軟件編程、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。?

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，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。?

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)計生產(chǎn)成本較高，不利于生產(chǎn)普及，還有的則對人需要一定的技術(shù)要求，因此很有必要尋找一個成本不高，精度較高且操作較為簡單的非接觸式?測量系統(tǒng)。本曲率半徑自動測量儀針對此類缺陷而設(shè)計，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

本發(fā)明的目的在于：針對現(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測量儀；本發(fā)明的第二個目的在于：針對現(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測量儀的測量方法。?

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：?

一種曲率半徑自動測量儀，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。?

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，?

作為優(yōu)選，所述的處理裝置包括計算機(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)線與計算機(jī)處理裝置連接。采用上述的優(yōu)選方案后，?

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，?

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，?

為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：?

一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲率半徑自動測量儀的測量方法，包括以下步驟：首先，將樣品用樣品夾具夾持后啟動控制裝置和處理裝置，設(shè)置計算機(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，并傳遞給計算機(jī)處理器進(jìn)行運(yùn)算，導(dǎo)出結(jié)果。?

本發(fā)明曲率半徑自動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，在球面與平玻璃接觸點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。?

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?T₁在氣楔的左面邊界反射回去，部分光T₂通過氣楔。在氣楔的右面邊界有部分光T₃反射回來，由于此處是從折射率大的平玻璃面反射，所以包含一個相位變化。部分光T₄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?