[發明專利]一種基于共聚焦顯微鏡的量塊測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 202310588296.2
• 申請日: 2023-05-23
• 公開（公告）號: CN116625193A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 吳俊杰;蔡瀟雨;魏佳斯;李源;周勇;孫愷欣
• 申請（專利權）人: 上海市計量測試技術研究院;上海計測信息科技有限公司
• 主分類號: G01B5/02
• 分類號: G01B5/02
• 代理公司: 上海劍秋知識產權代理有限公司 31382
• 代理人: 袁巍

本發明涉及一種基于共聚焦顯微鏡的量塊測量裝置及方法，通過采用兩臺共聚焦顯微鏡直接定位量塊的兩個測量面，實現量塊長度的測量，無需借助輔助面，避免了采用其他原理單方向測量時存在的量塊與輔助面研合間隙造成的測量誤差，結果更為準確可靠。本發明涉及的一種基于共聚焦顯微鏡的量塊測量裝置采用兩臺共聚焦顯微鏡對頂測量的方式，通過定位量塊兩個測量面實現測量，無需進行全范圍掃描，僅需在量塊的測量面附近進行慢速掃描，其余位置均可快速移動，在測量長度較長的量塊時，可有效提升測量效率。

技術領域

本發明涉及一種基于共聚焦顯微鏡的量塊測量裝置及測量方法，屬于計量檢測技術領域。

背景技術

量塊是長度計量的基準，用于測量儀器、量具和精密零件的調整和校正。其制造材料一般為特殊材質的合金鋼、陶瓷等，形狀為長方體，六個面中有兩個相互平行、極為光滑平整的測量面，兩面之間具有精確的工作尺寸。量塊的主要特點是形狀簡單、量值穩定、耐磨性好及使用方便等，除可單獨作為特定的量值使用外，還可通過研合組成所需的各種不同尺寸使用。根據JJG?146-2011《量塊檢定規程》，量塊長度定義為一個測量面上的任意點到與其相對的另一測量面相研合的輔助體表面之間的垂直距離。輔助體的材料和表面質量應與量塊相同。

量塊的測量方法可分為光干涉直接測量法和比較檢定測量法。光干涉直接測量法使用標準光波波長，把量塊測量面當作干涉儀的測量鏡面進行測量，典型的儀器是柯氏干涉儀。比較檢定測量法采用高等級量塊作為標準量，利用高精度測長儀器對低等級量塊和標準塊長度之間的偏差進行準確測量，常用的儀器有測長機和接觸式干涉儀。上述方法及儀器均需借助輔助面實現測量，測量前需將量塊與輔助面進行研合，采用單個測頭測量量塊工作面和輔助面的距離，測量結果易受輔助面材料、表面質量影響。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于共聚焦顯微鏡的量塊測量裝置及方法，能夠精確測量量塊的尺寸。

為實現上述目的，本發明提供一種基于共聚焦顯微鏡的量塊測量裝置，包括用于放置量塊的載物臺，載物臺的兩側分別設有一個直線運動裝置，兩個直線運動裝置上分別安裝有一個共聚焦顯微鏡，兩個共聚焦顯微鏡在直線運動裝置的驅動下相互靠近或遠離；每個直線運動裝置配置有一個用于測量直線運動裝置運動位移的激光干涉儀測距裝置；

所述共聚焦顯微鏡用于采集量塊的表面形貌數據，并將采集的數據傳輸給上位機；所述激光干涉儀測距裝置與上位機連接并向上位機反饋直線運動裝置的運動位移信號；

所述上位機用于根據量塊的表面形貌數據和直線運動裝置的位移信號計算得出量塊的尺寸參數；所述上位機還用于根據激光干涉儀測距裝置反饋的信號控制直線運動裝置的運動。

優選地，所述激光干涉儀測距裝置包括激光干涉儀、第一反射鏡、第二反射鏡以及設置在直線運動裝置上的末端反射鏡，激光干涉儀發出的激光束依次經第一反射鏡、第二反射鏡反射至末端反射鏡，末端反射鏡再將激光束沿原路依次經第二反射鏡、第一反射鏡反射至激光干涉儀。

優選地，所述激光干涉儀與第一反射鏡之間的激光束路徑垂直于第一反射鏡與第二反射鏡之間的激光束路徑，第二反射鏡與末端反射鏡之間的激光束路徑垂直于第一反射鏡與第二反射鏡之間的激光束路徑。

優選地，所述激光干涉儀設在直線運動裝置的下方。

優選地，兩個共聚焦顯微鏡及兩個直線運動裝置、兩個激光干涉儀測距裝置對稱地設置在載物臺兩側。

優選地，兩個直線運動裝置共線設置，兩個共聚焦顯微鏡的光軸同軸設置。

優選地，所述末端反射鏡設在直線運動裝置的尾部。

與本發明的一種基于共聚焦顯微鏡的量塊測量裝置相應地，本發明還提供一種基于共聚焦顯微鏡的量塊測量方法，采用上述技術方案或其任一優選的技術方案所述的測量裝置進行測量作業，包括如下步驟：