[發明專利]一種三維云紋干涉儀及材料表面測量方法

有效

• 申請號: 201510056770.2
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104713489B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 陸鵬;張慶;劉張超;邱愛華;陳原偉;龔禮東;孫偉;周唯
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 楊志兵,仇蕾安

1.一種三維云紋干涉儀，包括：光源(1)、光路提升機構(2)、擴束器、三維云紋儀本體(4)、試件平臺(5)、相位及其控制系統(6)、圖像采集及處理系統(8)；

其特征在于，三維云紋儀本體(4)包括非球面鏡、全反射鏡M₁、M₁＇、M₂、M₂＇、K₁、K₁＇、K₂、K₂＇、M₃、輸出全反射鏡、分光棱鏡以及成像屏；

光源(1)發出的激光經光路提升機構(2)實現光路提升；提升后的光路到達擴束器實現擴束，形成錐形擴束光；

在擴束器后方放置三維云紋本體(4)；其中擴束器的中心點與非球面鏡的焦點重合，擴束光經過非球面鏡形成準直光，全反射鏡M₁、M₁＇、M₂、M₂＇、K₁、K₁＇、K₂、K₂＇布置在非球面鏡后面，全反射鏡M₁、M₁＇、M₂、M₂＇放置方向與水平成45°角，全反射鏡M₁、M₂、M₁＇、M₂＇依次上下左右均勻布置第一圓周上，K₁、K₂、K₁＇、K₂＇全反射鏡依次上下左右均勻布置在第二圓周上，第一圓周的圓周直徑大于第二圓周的直徑，第一圓周與第二圓周的圓心重合，且圓心過非球面鏡的中心光軸，同時兩個圓周所在的平面與非球面鏡的中心光軸垂直；準直光到達全反射鏡M₁、M₂被反射后形成兩束光，并再次到全反射鏡K₁、K₂上進行二次反射，形成兩束對稱光在光柵試件表面干涉；準直光到達全反射鏡M₁＇、M₂＇被反射后形成兩束光，并再次到全反射鏡K₁＇、K₂＇上進行二次反射，形成兩束對稱光在光柵試件表面干涉；

分光棱鏡和輸出全反射鏡位于全反射鏡M₁、M₁＇、M₂、M₂＇、K₁、K₁＇、K₂、K₂＇的后面，其中心位于非球面鏡的中心光軸上，但非同時使用，輸出全反射鏡、分光棱鏡的斜面與水平方向成45°角放置；分光棱鏡和輸出全反射鏡正上方放置全反射鏡M₃，水平放置；分光棱鏡和輸出全反射鏡正下方放置成像屏，水平放置；全反射鏡M₁、M₂、K₁、K₂以及輸出全反射鏡組成V場云紋測量鏡組，全反射鏡M₁＇、M₂＇、K₁＇、K₂＇以及輸出全反射鏡組成U場云紋測量鏡組，分光棱鏡、全反射鏡M₃組成W場云紋測量鏡組；

分光棱鏡和輸出全反射鏡后方放置試件平臺(5)，試件平臺(5)豎直放置，與非球面鏡中心光軸垂直，將光柵轉移在被測材料表面，形成光柵試件置于試件平臺(5)上，圖像采集與處理系統(8)從成像屏上采集干涉條紋圖像并進行處理；

所述相位及其控制系統(6)由相移器驅動電源及3個PZT相移器構成，3個相移器分別設在全反射鏡M₃、K₁、K₁＇上，用于對反射光進行相移；

針對每個需要角度調節的全反射鏡，設置角度調節組件，包括：全反射鏡固定框(9)、帶有刻度的轉盤(10)、蝸輪(11)和蝸桿(12)；蝸輪(11)和蝸桿(12)組成垂直轉動元件，帶有刻度的轉盤(10)固定在蝸輪(11)上，全反射鏡固定框(9)固定在帶有刻度的轉盤(10)上，需要調節的全反射鏡固定全反射鏡固定框(9)上。