空心圓柱內表面的光學檢測裝置製造方法

2023-05-16 12:09:56

空心圓柱內表面的光學檢測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種空心圓柱內表面的光學檢測裝置，所述內表面沿空心圓柱周向且位於內側或外側，其聚光凸透鏡位於雷射器和準直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點與準直凸透鏡的焦點重合；分束鏡位於聚光凸透鏡和準直凸透鏡之間，用於將來自準直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述標準平晶位於準直凸透鏡與分束鏡相背的一側，該標準平晶與準直凸透鏡相對的表面為凸面，此標準平晶與凸面相背的表面為標準參考面；所述圓錐反射鏡位於待檢測所述空心圓柱內，且圓錐反射鏡的旋轉軸與空心圓柱與標準平晶各自的軸線重合。本實用新型實現了一次性獲得全部立體空心圓柱內表面形貌信息，同時也大大提高了測試效率、精度和可靠性。
【專利說明】空心圓柱內表面的光學檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光學檢測裝置，尤其涉及一種空心圓柱內表面的光學檢測裝置。【背景技術】
[0002]光幹涉技術是現代最精密有效的測試技術之一，它集當代最新技術於一體，廣泛採用計算機技術、雷射技術、電子技術、半導體技術等領域的最新成果，能快速、準確地完成對光學零件與系統的檢驗。在如今的光學車間，從光學零件的設計加工與檢驗到光學系統的裝調、校正和測試，幹涉儀已經成為一種易於操作、可靠、高精度、智能化的必不可少的測試檢驗裝置，它在光學零件和系統的大批量生產和檢驗中有著不可低估的作用。
[0003]但是，現有幹涉儀往往針對面形檢測形貌偏差，例如彎曲或局部彎曲或凹凸區，對於立體面形的形貌檢測需要多次反覆檢測，不能一次獲得全部立體面形形貌；其次，現有幹涉儀檢測精度和可靠性容易受外界振動和溫度、氣流等環境因素影響。因此，如何設計一種一次性獲得全部立體空心圓柱內表面形貌信息的高精度、可靠性的光學幹涉儀，成為本領域技術人員努力的方向。

【發明內容】

[0004]本實用新型提供一種空心圓柱內表面的光學檢測裝置，此光學幹涉儀實現了一次性獲得全部立體空心圓柱內表面形貌信息，同時也大大提高了測試效率、精度和可靠性。
[0005]為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是:一種空心圓柱內表面的光學檢測裝置，所述內表面沿空心圓柱周向且位於內側，包括雷射器、聚光凸透鏡、分束鏡、作為物鏡的準直凸透鏡、標準平晶和圓錐反射鏡，所述聚光凸透鏡位於雷射器和準直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點與準直凸透鏡的焦點重合；所述分束鏡位於聚光凸透鏡和準直凸透鏡之間，用於將來自準直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述標準平晶位於準直凸透鏡與分束鏡相背的一側，該標準平晶與準直凸透鏡相背的表面為標準平面；
[0006]所述圓錐反射鏡位於待檢測所述空心圓柱內，且圓錐反射鏡的旋轉軸與空心圓柱與標準平晶各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡的圓錐面與所述空心圓柱的內表面面對面放置，此圓錐反射鏡沿軸線移動從而實現對空心圓柱的內表面掃描；
[0007]幹涉圖樣接收部件位於所述分束鏡一側，用於接收來自分束鏡的第二光束。
[0008]上述技術方案進一步改進技術方案如下:
[0009]1.上述方案中，當空心圓柱的內表面與空心圓柱軸線平行時，所述圓錐反射鏡的圓錐面與圓錐反射鏡的軸線夾角為45° ;空心圓柱的內表面與空心圓柱軸線的夾角Θ為鈍角時，所述圓錐反射鏡的錐角為鈍角；空心圓柱的內表面與空心圓柱軸線的夾角Θ為銳角時，所述圓錐反射鏡的錐角為銳角。
[0010]2.上述方案中，所述聚光凸透鏡與準直凸透鏡的焦點重合處設有一第一小孔光闌。
[0011]3.上述方案中，所述分束鏡與幹涉圖樣接收部件之間設有一第二小孔光闌。[0012]4.上述方案中，所述幹涉圖樣接收部件為C⑶相機或者成像屏。
[0013]由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點:
[0014]1.本實用新型空心圓柱內表面的光學檢測裝置，其聚光凸透鏡位於雷射器和準直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點與準直凸透鏡的焦點重合；所述分束鏡位於聚光凸透鏡和準直凸透鏡之間，用於將來自準直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述標準平晶位於準直凸透鏡與分束鏡相背的一側，該標準平晶與準直凸透鏡相背的表面為標準平面，所述圓錐反射鏡位於待檢測所述空心圓柱內，且圓錐反射鏡的旋轉軸與空心圓柱與標準平晶各自的軸線重合，實現了實時一次性獲得全部立體空心圓柱內表面形貌信息，提高了測試效率和精度。
[0015]2.本實用新型空心圓柱內表面的光學檢測裝置，其參考光束與測量光束經過同一光路，對外界振動和溫度、氣流等環境因素的變化能產生彼此共模抑制，一般無需隔震和恆溫條件也能獲得穩定的幹涉條紋，抗震效果好、對外界環境要求低，大大提高了精度和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖1為本實用新型空心圓柱一結構示意圖；
[0017]附圖2為用於檢測附圖1空心圓柱內表面的光學幹涉儀結構示意圖；
[0018]附圖3為本實用新型空心圓柱二結構示意圖；
[0019]附圖4為用於檢測附圖3空心圓柱內表面的光學幹涉儀結構示意圖；
[0020]附圖5為附圖3環形導軌翻轉180°後的結構示意圖；
[0021]附圖6為用於檢測附圖5空心圓柱內表面的光學幹涉儀結構示意圖；
[0022]附圖7為本實用新型理想幹涉示意圖。
[0023]以上附圖中:1、內表面；2、空心圓柱；3、雷射器；4、聚光凸透鏡；5、分束鏡；6、準直凸透鏡；7、標準平晶；71、標準平面；8、圓錐反射鏡；81、圓錐面；9、幹涉圖樣接收部件；
10、第一小孔光闌；11、第二小孔光闌。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:
[0025]實施例1:一種空心圓柱內表面的光學檢測裝置，所述內表面I沿空心圓柱2周向且位於內側，包括雷射器3、聚光凸透鏡4、分束鏡5、作為物鏡的準直凸透鏡6、標準平晶7和圓錐反射鏡8，所述聚光凸透鏡4位於雷射器3和準直凸透鏡6之間且聚光凸透鏡4的焦點與準直凸透鏡6的焦點重合；所述分束鏡5位於聚光凸透鏡4和準直凸透鏡6之間，用於將來自準直凸透鏡6的光線分為第一光束和第二光束；所述標準平晶7位於準直凸透鏡6與分束鏡5相背的一側，該標準平晶7與準直凸透鏡6相背的表面為標準平面71 ；
[0026]所述圓錐反射鏡8位於待檢測所述空心圓柱2內，且圓錐反射鏡8的旋轉軸與空心圓柱2與標準平晶7各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡8的圓錐面81與所述空心圓柱2的內表面I面對面放置，此圓錐反射鏡8沿軸線移動從而實現對空心圓柱2的內表面I掃描;
[0027]幹涉圖樣接收部件9位於所述分束鏡5 —側，用於接收來自分束鏡5的第二光束。[0028]上述聚光凸透鏡4與準直凸透鏡6的焦點重合處設有一第一小孔光闌10。
[0029]上述分束鏡5與幹涉圖樣接收部件9之間設有一第二小孔光闌11。
[0030]上述幹涉圖樣接收部件9為CXD相機或者成像屏。
[0031]空心圓柱的內表面與空心圓柱軸線平行，所述圓錐反射鏡的圓錐面與圓錐反射鏡的軸線夾角為45°，通過上下移動圓錐反射鏡8實現整個空心圓柱2內表面的垂直掃描檢測。
[0032]實施例2:一種空心圓柱內表面的光學檢測裝置,所述內表面I沿空心圓柱2周向且位於內側，包括雷射器3、聚光凸透鏡4、分束鏡5、作為物鏡的準直凸透鏡6、標準平晶7和圓錐反射鏡8，所述聚光凸透鏡4位於雷射器3和準直凸透鏡6之間且聚光凸透鏡4的焦點與準直凸透鏡6的焦點重合；所述分束鏡5位於聚光凸透鏡4和準直凸透鏡6之間，用於將來自準直凸透鏡6的光線分為第一光束和第二光束；所述標準平晶7位於準直凸透鏡6與分束鏡5相背的一側，該標準平晶7與準直凸透鏡6相背的表面為標準平面71 ；
[0033]所述圓錐反射鏡8位於待檢測所述空心圓柱2內，且圓錐反射鏡8的旋轉軸與空心圓柱2與標準平晶7各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡8的圓錐面81與所述空心圓柱2的內表面I面對面放置，此圓錐反射鏡8沿軸線移動從而實現對空心圓柱2的內表面I掃描;
[0034]幹涉圖樣接收部件9位於所述分束鏡5 —側，用於接收來自分束鏡5的第二光束。
[0035]上述聚光凸透鏡4與準直凸透鏡6的焦點重合處設有一第一小孔光闌10。
[0036]上述分束鏡5與幹涉圖樣接收部件9之間設有一第二小孔光闌11。
[0037]上述幹涉圖樣接收部件9為CXD相機或者成像屏。
[0038]上述空心圓柱的內表面與空心圓柱軸線的夾角為銳角，如附圖3所示，可以採用兩種圓錐反射鏡8，一種圓錐反射鏡8其左、右側的圓錐面81夾角為鈍角，另一種圓錐反射鏡8其左、右側的圓錐面81夾角為銳角。
[0039]當檢測附圖3的空心圓柱，使用左、右側的圓錐面81夾角為鈍角的圓錐反射鏡8，檢測被測件內表面，並通過上下移動圓錐反射鏡8實現整個空心圓柱2內表面的垂直掃描檢測；
[0040]當檢測附圖5的空心圓柱，使用左、右側的圓錐面81夾角為銳角的圓錐反射鏡8，檢測被測件內表面，並通過上下移動圓錐反射鏡8實現整個空心圓柱2內表面的垂直掃描檢測。
[0041]本實施例空心圓柱內表面的光學檢測裝置，工作過程如下。
[0042]所述由雷射器3出射的光束由聚光凸透鏡4會聚於準直凸透鏡6的焦點上的小孔光闌10處，光束透過分束鏡5通過準直凸透鏡6以平行光出射，投射在標準平晶7上。標準平晶7的下表面是標準平面71，圓錐反射鏡8與被測的空心圓柱2同軸並垂直放於標準平晶7的下方，圓錐反射鏡8的圓錐面所對應空心圓柱2的內表面I即被測面。一部分光線從標準平面71反射，而另一部分光線透過標準平面71射到被測件的內表面I上，由被測內表面I反射回一部分光線。這兩部分光線都經分束鏡5反射，在出瞳11處形成兩個明亮的小孔像。再將幹涉圖樣接收部件9即CCD相機調焦在標準參考面72和被測空心圓柱2的內表面I之間的幹涉條紋定域面上，就可以攝取定域面上的由標準參考面72和被測內表面I之間形成的幹涉圖樣，再由計算機中的專業軟體進行波面恢復和信息處理。如圖1所示，一次檢測時只能檢測導軌圓弧面的上半部分，
[0043]所以在一次檢測完成後要將被測的空心圓柱2翻轉180度，進行下半部分的內表面I檢測。
[0044]上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種空心圓柱內表面的光學檢測裝置，所述內表面(I)沿空心圓柱(2)周向且位於內側，其特徵在於:包括雷射器(3)、聚光凸透鏡(4)、分束鏡(5)、作為物鏡的準直凸透鏡(6)、標準平晶(7)和圓錐反射鏡(8)，所述聚光凸透鏡(4)位於雷射器(3)和準直凸透鏡(6)之間且聚光凸透鏡(4)的焦點與準直凸透鏡(6)的焦點重合；所述分束鏡(5)位於聚光凸透鏡(4)和準直凸透鏡(6)之間，用於將來自準直凸透鏡(6)的光線分為第一光束和第二光束；所述標準平晶(7)位於準直凸透鏡(6)與分束鏡(5)相背的一側，該標準平晶(7)與準直凸透鏡(6)相背的表面為標準平面(71)； 所述圓錐反射鏡(8)位於待檢測所述空心圓柱(2)內，且圓錐反射鏡(8)的旋轉軸與空心圓柱(2)與標準平晶(7)各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡(8)的圓錐面(81)與所述空心圓柱(2)的內表面(I)面對面放置，此圓錐反射鏡(8)沿軸線移動從而實現對空心圓柱(2)的內表面(I)掃描； 幹涉圖樣接收部件(9)位於所述分束鏡(5) —側，用於接收來自分束鏡(5)的第二光束。
2.根據權利要求1所述的光學檢測裝置，其特徵在於:當空心圓柱(2)的內表面(I)與空心圓柱(2)軸線平行時，所述圓錐反射鏡(8)的圓錐面(81)與圓錐反射鏡(8)的軸線夾角為45° ;當空心圓柱(2)的內表面(I)與空心圓柱(2)軸線的夾角Θ為鈍角時，所述圓錐反射鏡(8)的錐角為鈍角；當空心圓柱(2)的內表面(I)與空心圓柱(2)軸線的夾角Θ為銳角時，所述圓錐反射鏡(8)的錐角為銳角。
3.根據權利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特徵在於:所述聚光凸透鏡(4)與準直凸透鏡(6)的焦點重合處設有一第一小孔光闌(10)。
4.根據權利要求1或2所述的光學幹涉儀，其特徵在於:所述分束鏡(5)與幹涉圖樣接收部件(9 )之間設有一第二小孔光闌(11)。
5.根據權利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特徵在於:所述幹涉圖樣接收部件(9)為CCD相機或者其他成像接收器件。
【文檔編號】G01B11/24GK203657757SQ201320733413
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】李雪園, 韓森, 孫昊 申請人:蘇州慧利儀器有限責任公司, 韓森