[發明專利]一種基于光譜共焦的半球諧振子內外表面形貌測量方法

在審

• 申請號: 202211312224.7
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115682983A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 朱吳樂;吳佳君;孫安玉;居冰峰;蔣效雄;姜麗麗
• 申請（專利權）人: 浙江大學;中國船舶集團有限公司第七〇七研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 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: 朱月芬

1.一種基于光譜共焦的半球諧振子內外表面形貌測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、調節光譜共焦測頭與半球諧振子間的位置及姿態，使光譜共焦測頭的光軸與半球諧振子轉軸相交并形成一定的夾角完成系統初始校準；

步驟2、根據半球諧振子內外半球表面半徑的理論設計值，以光譜共焦測頭橫向分辨率的一半為掃描測量間隔，對所有測量點處進行曲面平行平板近似，并記錄該平板與光譜共焦測頭的垂面間的理論夾角數值；

步驟3、使光譜共焦測頭沿直線進行掃描運動，半球諧振子繞自身軸線進行旋轉運動，采集并提取半球諧振子表面各測量點處的光譜譜峰位置數據；

步驟4、建立傾斜平板補償模型計算各測量點處半球諧振子外表面距離D和內外表面的間距ΔD，最后將測量結果轉化為點云后生成半球諧振子內外表面形貌。

2.根據權利要求1所述的一種基于光譜共焦的半球諧振子內外表面形貌測量方法，其特征在于，所述步驟2中的曲面平行平板近似的具體方法為：以半球諧振子表面任一測量點為切點做該點處內外表面的平行切面，取兩切面所夾有限大平面得到的該測量點處的曲面近似平行平板。

3.根據權利要求1所述的一種基于光譜共焦的半球諧振子內外表面形貌測量方法，其特征在于，所述步驟4中傾斜平板補償模型的具體內容包括：

4-1.綜合各測量點的近似平行平板傾角數值和光譜譜峰位置數據，采取光線追跡的方法補償傾斜平板對光譜共焦測頭所采集的光譜譜峰位置偏移的影響，獲得測量點處對應的半球諧振子內外表面的間距ΔD為：

式中δ為測得的原始光譜譜峰位置差值，θ₁為聚焦在平板下表面光線的入射角，α為平板的傾角，n₁為平板材料折射率，ω為繞光譜共焦測頭光軸的旋轉角；

4-2.選取多個不同厚度的平板在不同傾角下使用光譜共焦測頭進行標定測量實驗，對比實際標稱值ΔD_a與模型測量值ΔD_m之間的差異，引入傾角修正因子k將上式中平板傾角α修正為kα代入模型使得模型測量修正值ΔD_m^’與實際標稱值ΔD_a之差最小，以此提高模型測量精度。

4.根據權利要求1所述的一種基于光譜共焦的半球諧振子內外表面形貌測量方法，其特征在于，根據半球諧振子內外表面形貌還可通過數據處理獲得半球諧振子任意位置處的壁厚及各類尺寸、形狀誤差數值。