本发明专利技术公开了一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置，包括依次连接的长探针组件、调整机构和延长板；所述探针组件、调整机构及延长板整体呈冂字型结构；所述长探针组件用于对被测件基于光纤白光干涉测量原理进行测量；所述调整机构通过调整长探针组件的位姿以达到微调探针出光方向的目的；所述延长板可调节高度，以适应不同高度的被测物体。本发明专利技术冂字型长探针装置特有的几何机构，使得长探针组件的末端摆动幅度减小，提高了末端稳定性，最终可提高测量精度。提高测量精度。提高测量精度。
【技术实现步骤摘要】
一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置
[0001]本专利技术属于精密测量
，尤其涉及一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置。
技术介绍
[0002]国防、航空航天、医学及光学等领域内精密性较高的设备或系统中，高加工精度的长管状零部件普遍存在，在很多情况下其内表面形貌会对系统的性能产生极大的影响。对长管状件内表面进行精确且稳定的测量，可有效确定零部件加工精度是否达标，也是提高加工精度的基础，对长管状件的精密加工具有重要意义。
[0003]光纤白光干涉测量技术是一种高精度非接触式光学测量技术，以其为基本原理对被测件内外表面进行测量，需要入反射光满足相应要求，因此通过对探针位姿进行调整实现对入反射光角度的调整，使入反射光条件达到测量要求是十分有必要的。
[0004]现有的接触式或非接触式高精度表面轮廓测量仪对长管状件内表面的测量能力较为不足，对于长管件则需要大行程位移台驱动长探针在管件轴线方向往复运动以实现对内表面的一次性完整测量，而细长杆状探针的末端稳定性差将会导致测量误差，因此通过结构优化设计提高探针末端稳定性对提高测量精度具有重要价值。
技术实现思路
[0005]针对现有技术不足，本专利技术提出了一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：本专利技术实施例提供了一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置，包括依次连接的长探针组件、调整机构和延长板；所述探针组件、调整机构及延长板呈冂字型结构；
[0007]所述长探针组件用于对被测物体基于光纤白光干涉测量原理进行测量；
[0008]所述调整机构用于调整长探针组件的位置；
[0009]所述延长板可调节高度，以适应不同高度的被测物体。
[0010]进一步地，冂字型长探针装置通过延长板安装在竖直位移台台面上。
[0011]进一步地，所述长探针组件包括探针外壳和光学元器件；其中，所述探针外壳包括底座及与其相连的且长度可调节的探针套筒；所述光学元器件包括单模光纤跳线、定焦准直器、垫圈、卡环、窗口片及离轴抛物面反射镜；所述单模光线跳线与定焦准直器连接；所述底座上设有截止台面，用于固定定焦准直器，使定焦准直器光束出射点与离轴抛物面反射镜光束入射点之间的距离接近定焦准直器的焦距；所述离轴抛物面反射镜固定于底座上；所述卡环将窗口片压紧在垫圈上，密封光学元器件。
[0012]进一步地，所述离轴抛物面反射镜绕其主体圆柱轴线的角度及其相对于底座安装面的距离应使出射光束的光轴尽量通过圆形窗口的圆心；离轴抛物面反射镜用于将光束进行聚焦，使探针出射光束在被测件表面的光斑直径尽量小。
[0013]进一步地，所述单模光线跳线用于传输测量臂光束，将携带光程信息的光信号反
馈回白光干涉仪进行处理，其工作波长包含光源波长。
[0014]进一步地，所述定焦准直器用于实现光束的准直，使其对准波长与光源波长一致；其输出光束腰直径d可以根据下式估算：
[0015][0016]其中，λ是所用光的波长，MFD是光纤模场直径，f是准直器的焦距；
[0017]其发散角θ
c
可以根据下式估算：
[0018][0019]其中，MFD是光纤模场直径，f是准直器的焦距。
[0020]进一步地，探针套筒包括若干探针子套筒，探针子套筒间通过螺纹或卡扣在内的形式进行固定，以此调节探针套筒的长度。
[0021]进一步地，所述调整机构包括依次连接的手动旋转台、手动平移台、手动摆角器、支杆及旋转安装座。
[0022]进一步地，所述手动旋转台用于使其台面上安装的所有元器件一同绕其旋转轴线旋转，所述手动平移台用于使其台面上安装的所有元器件一同进行平移，所述手动摆角器用于使其台面上安装的所有元器件一同随台面摆动，所述旋转安装座用于固定长探针组件并能够使探针组件绕其轴线转动。
[0023]进一步地，所述延长板的横截面是工字型。
[0024]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置，基于光纤白光干涉测量原理针对性地设计了长探针组件，在满足光学测量需求的前提下提高了光学元器件集成的紧凑性。本专利技术将长探针组件及其调整机构通过延长板安装在竖直位移台台面上，而非直接安装在竖直位移台台面上。因此，通过几何原理计算弧长可知，长探针组件的末端摆动幅度因装置整体呈冂字型而减小，提高了末端稳定性。并且冂字型结构使得在高度测量范围相同的情况下，用于驱动的竖直位移台固定高度更低，使得装置结构更加紧凑，在测量过程中长探针末端运动更加平稳，提高测量精度。
附图说明
[0025]图1为冂字型长探针结构的整体组成示意图；
[0026]图2为长探针组件的结构示意图；
[0027]图3为长探针组件位姿调整示意图；
[0028]图4为冂字型长探针结构的几何原理示意图。
具体实施方式
[0029]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0030]下面结合附图，对本专利技术提出的一种末端稳定性较好的冂字型长探针结构进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
[0031]如图1所示，一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置，由长探针组件5，调整机构及延长板6组成。
[0032]如图2所示，长探针组件5主要分为探针外壳及光学元器件两大部分，其中探针外壳部分包括底座14及探针套筒15，底座14的作用在于紧凑而精确地将光学元器件集成在测量光路要求的特定位置，而探针套筒15决定了探针的总长度，探针套筒15之间通过螺纹或其他形式连接，可自由调节探针的总体长度，相应地配合不同高度的延长板6，以满足不同高度范围被测件的测量需求。具体地，探针套筒15包括若干探针子套筒，探针子套筒间通过螺纹或卡扣等形式进行固定，以此调节长度。
[0033]其中，延长板6上开有定位孔，通过该定位孔与竖直位移台台面16连接。
[0034]探针测量的基本原理为光纤白光干涉测量技术，探针中的光学元器件包括单模光纤跳线8、定焦准直器9、垫圈10、卡环11、窗口12及离轴抛物面反射镜13。单模光纤跳线8的作为用传输测量臂光束，将携带光程信息的光信号反馈回白光干涉仪进行处理，其工作波长应包含光源波长。单模光线跳线8与定焦准直器9连接，两者之间的接头型号需要匹配。定焦准直器9的作用为实现光束的准直，其设计波长应与光源波长一致，以获得最佳的性能。其输出光束腰直径d可以根据下式估算：
[0035][0036]其中，λ是所用光的波长，MFD是光纤模场直径，f是准直器的焦距。
[0037]其发散角θ
c
可以根据下式估算：
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置，其特征在于，包括依次连接的长探针组件(5)、调整机构和延长板(6)；所述探针组件(5)、调整机构及延长板(6)呈冂字型结构；所述长探针组件(5)用于对被测物体基于光纤白光干涉测量原理进行测量；所述调整机构用于调整长探针组件(5)的位置；所述延长板(6)可调节高度，以适应不同高度的被测物体。2.根据权利要求1所述的末端稳定性较好的冂字型长探针装置，其特征在于，冂字型长探针装置通过延长板(6)安装在竖直位移台台面(16)上。3.根据权利要求1所述的末端稳定性较好的冂字型长探针装置，其特征在于，所述长探针组件(5)包括探针外壳和光学元器件；其中，所述探针外壳包括底座(14)及与其相连的且长度可调节的探针套筒(15)；所述光学元器件包括单模光纤跳线(8)、定焦准直器(9)、垫圈(10)、卡环(11)、窗口片(12)及离轴抛物面反射镜(13)；所述单模光线跳线(8)与定焦准直器(9)连接；所述底座(14)上设有截止台面，用于固定定焦准直器(9)，使定焦准直器(9)光束出射点与离轴抛物面反射镜(13)光束入射点之间的距离接近定焦准直器(9)的焦距；所述离轴抛物面反射镜(13)固定于底座(14)上；所述卡环(11)将窗口片(12)压紧在垫圈(10)上，密封光学元器件。4.根据权利要求3所述的末端稳定性较好的冂字型长探针装置，其特征在于，所述离轴抛物面反射镜(13)绕其主体圆柱轴线的角度及其相对于底座(14)安装面的距离应使出射光束的光轴尽量通过圆形窗口的圆心；离轴抛物面反射镜(13)用于将光束进行聚焦，使探针出射光束在被测件表面的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈章位，戎宣任，祖洪飞，丁斌，何飞飞，
申请(专利权)人：南通市计量检定测试所，
类型：发明
国别省市：
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