【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置，属于计量检测。
技术介绍
1、量块是长度计量的基准，用于测量仪器、量具和精密零件的调整和校正。其制造材料一般为特殊材质的合金钢、陶瓷等，形状为长方体，六个面中有两个相互平行、极为光滑平整的测量面，两面之间具有精确的工作尺寸。量块的主要特点是形状简单、量值稳定、耐磨性好及使用方便等，除可单独作为特定的量值使用外，还可通过研合组成所需的各种不同尺寸使用。根据jjg 146-2011《量块检定规程》，量块长度定义为一个测量面上的任意点到与其相对的另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离。辅助体的材料和表面质量应与量块相同。
2、量块的测量方法可分为光干涉直接测量法和比较检定测量法。光干涉直接测量法使用标准光波波长，把量块测量面当作干涉仪的测量镜面进行测量，典型的仪器是柯氏干涉仪。比较检定测量法采用高等级量块作为标准量，利用高精度测长仪器对低等级量块和标准块长度之间的偏差进行准确测量，常用的仪器有测长机和接触式干涉仪。上述方法及仪器均需借助辅助面实现测量，测量前需将量块与辅助面进行研合，采用单个测头测量量块工作面和辅助面的距离，测量结果易受辅助面材料、表面质量影响。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置，能够精确测量量块的尺寸。
2、为实现上述目的，本技术提供一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置，包括用于放置量块的载物台，载物台的两侧分别设有一个直线运动装置
3、所述共聚焦显微镜用于采集量块的表面形貌数据，并将采集的数据传输给上位机；所述激光干涉仪测距装置与上位机连接并向上位机反馈直线运动装置的运动位移信号；
4、所述上位机用于根据量块的表面形貌数据和直线运动装置的位移信号计算得出量块的尺寸参数；所述上位机还用于根据激光干涉仪测距装置反馈的信号控制直线运动装置的运动。
5、优选地，所述激光干涉仪测距装置包括激光干涉仪、第一反射镜、第二反射镜以及设置在直线运动装置上的末端反射镜，激光干涉仪发出的激光束依次经第一反射镜、第二反射镜反射至末端反射镜，末端反射镜再将激光束沿原路依次经第二反射镜、第一反射镜反射至激光干涉仪。
6、优选地，所述激光干涉仪与第一反射镜之间的激光束路径垂直于第一反射镜与第二反射镜之间的激光束路径，第二反射镜与末端反射镜之间的激光束路径垂直于第一反射镜与第二反射镜之间的激光束路径。
7、优选地，所述激光干涉仪设在直线运动装置的下方。
8、优选地，两个共聚焦显微镜及两个直线运动装置、两个激光干涉仪测距装置对称地设置在载物台两侧。
9、优选地，两个直线运动装置共线设置，两个共聚焦显微镜的光轴同轴设置。
10、优选地，所述末端反射镜设在直线运动装置的尾部。
11、与本技术的一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置相应地，本申请还提供一种基于共聚焦显微镜的量块测量方法，采用上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的测量装置进行测量作业，包括如下步骤：
12、1)共聚焦显微镜的物镜焦距标定步骤，包括：
13、1a)清空载物台，驱动直线运动装置使得两个共聚焦显微镜相向移动至两个共聚焦显微镜的物镜接触的状态，此时，两个共聚焦显微镜的物镜位置标定为零位；
14、1b)驱动直线运动装置使得两个共聚焦显微镜相离移动，两个共聚焦显微镜分别移动至距离零位为x1和x2的位置；
15、1c)在载物台上放置标准量块，标准量块的两个测量面之间的距离为l，两个共聚焦显微镜焦距分别为f1和f2；
16、1d)利用两台共聚焦显微镜对标准量块的两个测量面分别进行扫描测量；
17、1e)上位机根据扫描测量的结果拟合出标准量块两个测量面的位置，上位机计算得出两个共聚焦显微镜聚焦于标准量块测量面位置时的位移分别为x3和x4；
18、1f)上位机根据共聚焦显微镜与标准量块之间的运动位移关系得出：f1+f2＝x1+x2-x3-x4-l，并保存f1+f2值完成共聚焦显微镜的物镜焦距标定；
19、2)测量待测量块长度尺寸的步骤：
20、2a)清空载物台，驱动直线运动装置使得两个共聚焦显微镜相向移动至两个共聚焦显微镜的物镜接触的状态；
21、2b)驱动直线运动装置使得两个共聚焦显微镜相离移动，两个共聚焦显微镜分别移动至距离零位为x1’和x2’的位置；
22、2c)在载物台上放置待测量块，分别移动两个共聚焦显微镜，使两个共聚焦显微镜聚焦于待测量块的两个测量面；
23、2d)利用两台共聚焦显微镜对待测量块的两个测量面分别进行扫描测量；
24、2e)上位机根据扫描测量的结果拟合出待测量块两个测量面的位置，上位机计算得出两个共聚焦显微镜聚焦于待测量块测量面位置时的位移分别为x3’和x4’；
25、2f)上位机根据共聚焦显微镜与待测量块之间的运动位移关系得出：l’＝x1’+x2’-x3’-x4’-f1-f2，上位机再根据保存的f1+f2值计算得出l’的值，即得出待测量块的长度尺寸。
26、优选地，所述步骤2d)中，两台共聚焦显微镜对待测量块的两个测量面分别进行扫描测量获得测量面的三维形貌参数，上位机根据两个测量面的三维形貌参数得出待测量块的表面粗糙度、平面度、两个测量面的平行度。
27、如上所述，本技术涉及的一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置，具有以下有益效果：使用本技术的一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置测量待测量块时，利用激光干涉仪实时记录测量数据，可将测量结果精确溯源；本技术涉及的一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置通过采用两台共聚焦显微镜直接定位量块的两个测量面，实现量块长度的测量，无需借助辅助面，避免了采用其他原理单方向测量时存在的量块与辅助面研合间隙造成的测量误差，结果更为准确可靠。本技术涉及的一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置采用两台共聚焦显微镜对顶测量的方式，通过定位量块两个测量面实现测量，无需进行全范围扫描，仅需在量块的测量面附近进行慢速扫描，其余位置均可快速移动，在测量长度较长的量块时，可有效提升测量效率。此外，该装置不仅可以测量量块两个测量面之间的距离，还可根据扫描获得的量块测量面表面形貌参数来测量两个测量面平行度、测量面的粗糙度、平面度等参数。由此进行拓展，本技术涉及的一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置的测量对象不仅包含量块，还可涵盖任意被测对象两个相对平面之间的距离、夹角、表面的粗糙度、平面度等参数，装置的测量范围可根据测量对象进行灵活配置，最大范围可达到米级。
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1.一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置，其特征是，包括用于放置量块的载物台，载物台的两侧分别设有一个直线运动装置，两个直线运动装置上分别安装有一个共聚焦显微镜，两个共聚焦显微镜在直线运动装置的驱动下相互靠近或远离；每个直线运动装置配置有一个用于测量直线运动装置运动位移的激光干涉仪测距装置；
2.根据权利要求1所述的基于共聚焦显微镜的量块测量装置，其特征在于：所述激光干涉仪测距装置包括激光干涉仪、第一反射镜、第二反射镜以及设置在直线运动装置上的末端反射镜，激光干涉仪发出的激光束依次经第一反射镜、第二反射镜反射至末端反射镜，末端反射镜再将激光束沿原路依次经第二反射镜、第一反射镜反射至激光干涉仪。
3.根据权利要求1所述的基于共聚焦显微镜的量块测量装置，其特征在于：所述激光干涉仪与第一反射镜之间的激光束路径垂直于第一反射镜与第二反射镜之间的激光束路径，第二反射镜与末端反射镜之间的激光束路径垂直于第一反射镜与第二反射镜之间的激光束路径。
4.根据权利要求1所述的基于共聚焦显微镜的量块测量装置，其特征在于：所述激光干涉仪设在直线运动装置的下方。
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1.一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置，其特征是，包括用于放置量块的载物台，载物台的两侧分别设有一个直线运动装置，两个直线运动装置上分别安装有一个共聚焦显微镜，两个共聚焦显微镜在直线运动装置的驱动下相互靠近或远离；每个直线运动装置配置有一个用于测量直线运动装置运动位移的激光干涉仪测距装置；
2.根据权利要求1所述的基于共聚焦显微镜的量块测量装置，其特征在于：所述激光干涉仪测距装置包括激光干涉仪、第一反射镜、第二反射镜以及设置在直线运动装置上的末端反射镜，激光干涉仪发出的激光束依次经第一反射镜、第二反射镜反射至末端反射镜，末端反射镜再将激光束沿原路依次经第二反射镜、第一反射镜反射至激光干涉仪。
3.根据权利要求1所述的基于共聚焦显微镜的量块测量装置，其特征在于：所述激光干涉...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊杰，蔡潇雨，魏佳斯，李源，周勇，孙恺欣，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：新型
国别省市：
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