[發(fā)明專利]一種螺旋掃描式表面形貌測量的等間隔采樣方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110723472.X
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113514004A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃軍;崔玉國;汪家樂;應(yīng)榮輝;任志勝
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 寧波市天晟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33219
• 代理人: 王美榮;黃曉凡

1.一種螺旋掃描式表面形貌測量的等間隔采樣方法，其特征是：包括設(shè)置在y向直線平臺(2)上的x向直線平臺(1)，所述的x向直線平臺(1)上設(shè)有z向旋轉(zhuǎn)平臺(4)，所述的z向旋轉(zhuǎn)平臺(4)的上方懸設(shè)有z向直線平臺(3)，所述的z向直線平臺(3)上固定有激光差動共焦測頭(6)；

還包括如下步驟：

第一步，對具體測量試件進(jìn)行試測后確定一個合適的徑向采樣間隔Δd，并且徑向采樣間隔Δd要與螺旋掃描螺旋線最外圈的采樣間隔等距；

第二步，根據(jù)螺旋掃描螺旋線最外圈的采樣間隔確定差動共焦測頭9的采樣頻率f_s；

第三步，根據(jù)采樣頻率f_s求得螺旋線每一圈的弧長s_n；

第四步，確定形成螺旋線的x向直線平臺直線速度v與z向旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)速度ω；

第五步，確定起始時x向直線平臺直線加速度a和z向旋轉(zhuǎn)平臺角加速度α；

第六步，通過螺旋線每一圈的弧長s_n和測頭采樣間隔Δd確定螺旋線上每一圈的采樣頻率f_sⁿ。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋掃描式表面形貌測量的等間隔采樣方法，其特征是：在第三步中，通過式(1)計算出螺旋線最外圈的弧長s，t是時間；

s＝f_s×Δd×t (1)

在第四步中，從極坐標(biāo)原點(diǎn)開始的阿基米德螺旋線表達(dá)式為：

r＝bθ (2)

b＝Δd/2π (3)

式中，r為螺旋掃描的旋轉(zhuǎn)半徑，θ為旋轉(zhuǎn)角度，b為螺距增長速度；

根據(jù)曲線弧長計算公式，可得第n圈的弧長S_n為：

式中，分別為第n圈弧長起始點(diǎn)、終止點(diǎn)所對應(yīng)的弧度；

在第四步中，根據(jù)直線速度v和旋轉(zhuǎn)速度ω公式：

v＝Δd/t (5)

ω＝2π/t (6)

聯(lián)立(1)-(6)可得：

在第五步中，x向直線平臺和z向旋轉(zhuǎn)平臺的加速階段在螺旋線第一圈完成，直線加速度a和旋轉(zhuǎn)平臺的角加速度α的關(guān)系式為：

a＝v/t_a (9)

α＝ω/t_a (10)

式中，t_a為加速時間.由于移動平臺y第一圈的移動距離為Δd,a旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)角度為2π；

聯(lián)立(9)-(12)可得

a＝v²/(2Δd) (13)

α＝ω²/4π (14)

在第六步中，根據(jù)式(1)、(4)、(5)可知第n圈的采樣率f_sⁿ為