[發明專利]一種集成共焦法與三角法的位移測量方法

有效

• 申請號: 202110418490.7
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113251932B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 盧科青;秦鑫晨;王文;王傳勇;陳占鋒;居冰峰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/03
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.一種集成共焦法與三角法的位移測量方法，其特征在于：該方法具體如下：

步驟一：構建集成共焦法與三角法的位移測量測頭裝置；所述的集成共焦法與三角法的位移測量測頭裝置包括激光共焦位移傳感器探頭、探頭固定夾具二、探頭固定夾具一、測頭面板、固定座、位置敏感元件、透鏡保持架和聚焦透鏡；所述的探頭固定夾具一與探頭固定夾具二固定，并夾緊激光共焦位移傳感器探頭；探頭固定夾具一與測頭面板固定；所述的位置敏感元件固定在固定座上，固定座與測頭面板固定；所述的聚焦透鏡固定在透鏡保持架上，透鏡保持架與測頭面板固定；激光共焦位移傳感器探頭與激光共焦位移傳感器本體的光學單元及控制器連接組成激光共焦位移傳感器；激光共焦位移傳感器探頭所發出的測量光由激光共焦位移傳感器本體的光學單元產生，并通過光纖傳輸到激光共焦位移傳感器探頭；激光共焦位移傳感器探頭所發出測量光的中心軸線與聚焦透鏡的中心軸線位于同一平面內；位置敏感元件的信號輸出端與控制器連接；所述的激光共焦位移傳感器、聚焦透鏡以及位置敏感元件組成三角法位移測量系統；

步驟二：將測頭面板固定在三坐標測量機的Z軸上，并使激光共焦位移傳感器探頭所發出測量光的中心軸線與三坐標測量機的Z軸平行；

步驟三：在激光共焦位移傳感器量程范圍內標定位置敏感元件的工作范圍s₁s₂，并對三角法位移測量系統的工作范圍進行標定；

步驟四：將被測物放置在三坐標測量機平臺的測量區域內，并以三坐標測量機的X、Y、Z坐標軸建立測量坐標系；

步驟五：三坐標測量機的Z軸沿Z坐標軸平移，調整測頭面板在Z坐標軸上的位置，使聚焦透鏡聚焦被測物表面的漫反射光后，在位置敏感元件上形成的光斑位置點在s₀處，并記錄此時三坐標測量機Z軸的Z坐標值Z₀，s₀為工作范圍s₁s₂的中心位置；

步驟六：三坐標測量機的Z軸沿X或Y坐標軸方向平移，帶動激光共焦位移傳感器探頭對被測物表面進行掃描測量；對待測點i進行測量時，首先獲取三角法位移測量系統的輸出值，并判斷在待測點i處聚焦透鏡所聚焦的光斑是否位于范圍s₁s₂內，若位于范圍s₁s₂內，則保存此時激光共焦位移傳感器的測量坐標值(X_i,Y_i,Z_i)，其中i＝1,2,3……,n，n為被測物表面掃描測量過程中的待測點總個數；若待測點i處聚焦透鏡所聚焦的光斑位于范圍s₂s′₂內，則三坐標測量機的Z軸驅動測頭面板沿Z坐標軸方向下移，直至使聚焦透鏡聚焦的光斑位置回到范圍s₁s₂內，并記錄三坐標測量機沿Z坐標軸方向移動的距離Δz，保存此時激光共焦位移傳感器的測量坐標值(X_i,Y_i,Z_i-Δz)，保存完成后三坐標測量機的Z軸沿Z坐標軸方向上移Δz復位；若待測點i處聚焦透鏡所聚焦的光斑位于范圍s₁s′₁內，則三坐標測量機的Z軸驅動測頭面板沿Z坐標軸方向上移，直至使聚焦透鏡聚焦光斑位置回到范圍s₁s₂內，并記錄三坐標測量機沿Z坐標軸方向移動的距離Δz，保存此時激光共焦位移傳感器的測量坐標值(X_i,Y_i,Z_i+Δz)，保存完成后三坐標測量機的Z軸沿Z坐標軸方向下移Δz復位；

步驟七：重復步驟六的逐點掃描測量過程，直至完成整個被測物表面的掃描測量。