[發明專利]一種曲率半徑自動測量儀及其測量方法

在審

• 申請號: 201410203827.2
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN104154880A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 黃運米;尉鵬飛;柯震棟;田其立;朱海永;黃曉虹;周讓;黃超越;嚴林菲;金清理
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G01B11/255
• 分類號: G01B11/255
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 李雪芳

技術領域

本發明涉及光學加工檢測技術領域，具體涉及一種曲率半徑自動測量儀。?

背景技術

隨著激光技術，電子技術和計算機技術的迅猛發展，光學測量的技術和手段發生了質的飛躍。如：通過引入光電技術、數字顯示、自動記錄、自動測量和軟件編程、硬件電路等先進技術，極大地提高了光學測量的精度和效率，為光學精密測量技術開辟了廣闊的發展前景。?

在光學領域中，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：自準直顯微鏡法，自準直前值鏡法、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帶來了實質性的發展，先后出現了摩爾干涉測量方法、Talbot測量法、與激光球面結合的激光干涉測量法、球面補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，有的設計生產成本較高，不利于生產普及，還有的則對人需要一定的技術要求，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。本曲率半徑自動測量儀針對此類缺陷而設計，不僅能夠有較高的精度，而且操作很生產成本要求均不高，利于普及。?

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，本發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；本發明的第二個目的在于：針對現有技術的不足，本發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。?

為了實現上述目的，本發明采用了以下的技術方案：?

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準平透鏡，所述的單色光源和標準平透鏡分別位于單面反光鏡的同一組入射線和反射線上，所述的標準平透鏡背離單面反光鏡的一側設有樣品夾具，所述的單面反光鏡背離標準平透鏡的一側設有用于匯聚標準平透鏡和樣品產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設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。?

作為優選，所述的控制裝置包括電機控制裝置和光電探頭控制裝置，所述的電機控制裝置通過電機光電數據導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據導線與所述的光電探頭連接。采用上述的優選方案后，?

作為優選，所述的處理裝置包括計算機處理裝置，所述的電機控制裝置通過第一數據導線與所述的計算機處理裝置連接，所述的光電?探頭控制裝置通過第二數據導線與計算機處理裝置連接。采用上述的優選方案后，?

作為優選，所述的電機控制裝置的一側分別連接有平移步進電機和旋轉步進電機。采用上述的優選方案后，?

作為優選，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。采用上述的優選方案后，?

為了實現上述第二個目的，本發明采用了以下的技術方案：?

一種根據權利要求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，設置計算機處理裝置相應數據；開啟單色光源，單色光源發出平行的單色光，單色光通過單面發光鏡反射光線，反射光線于標準平透鏡和樣品所夾持的空氣薄膜上下進行干涉，并通過凸透鏡進行匯聚，并由光電探頭獲取信息，并傳遞給計算機處理器進行運算，導出結果。?

本發明曲率半徑自動測量儀利用的原理是牛頓環儀的原理，牛頓環儀是由一塊曲率半徑較大的平凸透鏡放在光學平玻璃上構成，平玻璃表面與凸透鏡球面之間形成一楔形的空氣間隙。當用平行光照射牛頓環儀時，在球面與平玻璃接觸點周圍就形成了同心圓干涉環即牛頓環，利用用透射光來觀察這些干涉環，由于空氣隙的邊界表面是彎曲的，干涉環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?