一种光学零件几何参数非接触测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种光学零件几何参数非接触测量装置。现有装置存在速度慢，测量动态范围小，成本昂贵，不适用于在线快速测量。本实用新型专利技术的测量装置，包括控制和计算单元、探测器、光源、光纤、光开关驱动和测量组件，所述测量组件是在同一光轴上依次设置的光栏、准直物镜、第一光开关和第一透镜，所述探测器和光源分别与光纤相接，光纤的出口设置于光栏的开口部位，控制和计算单元分别与探测器和光开关驱动相接，光开关驱动与第一光开关相接。本实用新型专利技术具有以下优点：成本低，稳定性好，适合快速在线测量，可以实现比光谱扫描类仪器大的测量动态范围，同时仪器结构简单，容易加工。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种几何量的非接触光学测量领域，具体是一种光学零件几何参 数非接触测量装置。技术背景目前非接触式的光学零件几何参数(厚度、中心高、移动距离)的测量方法，主 要有光度型(机械扫描型)和光谱型。EP0M8552A1公开了一种由斜入射的激光器，测 量平板透明材料的厚度，以及CN1132348A中改进其光偏转机构，此类设备仅仅用于平板 零件的厚度的检测，不能检测检测平凹、平凸、凹凸等光学零件以及距离；JP5018716(A) 公开了一种基于扫描物镜的零件几何厚度的测量方法，由于机械扫描的应用，速度慢，不 适用于在线快速测量。Matthias和Jochen Schulza在PhotonikQ004年第6期)发表 MittendikkevonLinsen beruhrungslos messen” 中公布了一种利用光谱扫描获得光学 零件的几何厚度的方法，利用光谱扫描技术找到零件上下表面对应的两个峰值波长，通 过计算获得零件的几何厚度；CN10134%45A(公开号)公开了一种装置，其基本原理同于 Matthias和Jochen Schulza的文章，在装置的几何结构上改进后，适合测量具有柱面结构 的零件厚度以及使用多台设备集成后能够提高空间分辨率；JP2007024689(A)公开一种基 于光色散测量热玻璃的几何厚度，原理等同于Matthias和Jochen Schulza的文章。该类 型装置由于原理是基于光色散，因此需要昂贵的光谱仪作为探测元件；并且可用的波长范 围有限，以至于所设计光学镜头的离焦量有限，限制其测量范围，一般在几十毫米之下；并 且要求谱仪分辨率很高，设备成本昂贵。此外还有大家公知的利用干涉进行非接触测量的， 该类方法通过判读干涉图，获得被测零件的几何参数信息，该类方法极易受到环境因素的 影响，比如振动等，且光路复杂
技术实现思路
本技术要提供一种光学零件几何参数非接触测量装置，其可对厚度、移动距 离和中心高进行测量，以克服现有技术存在的速度慢，测量动态范围小，成本昂贵，不适用 于在线快速测量的问题。为了克服现有技术存在的问题，本技术提供的技术方案是一种光学零件几何参数非接触测量装置，包括控制和计算单元、探测器、光源、光 纤、光开关驱动和测量组件，所述测量组件是在同一光轴上依次设置的光栏、准直物镜、第 一光开关和第一透镜，所述探测器和光源分别与光纤相接，光纤的出口设置于光栏的开口 部位，控制和计算单元分别与探测器和光开关驱动相接，光开关驱动与第一光开关相接。上述第一透镜和第二透镜是锥透镜或螺纹透镜。上述光源是激光光源或者LED光源。与现有技术相比，本技术具有以下优点和有益效果1、摒弃了光谱扫描和机械物镜扫描的方法，利用光开关实现电扫描，比光谱扫描类仪器成本低，稳定性好；比机械扫描类仪器速度快，适合快速在线测量。2、由于不存在所用光波波长的限制，可以实现比光谱扫描类仪器大的测量动态范围。3、仪器结构简单，容易加工，适用于工厂现场环境。附图说明图1本技术测量装置结构示意图；图2是测量平板光学零件厚度的原理图；图3是分别瞄准前、后表面时采集到的能量峰值图；图4是透射环状光带的示意图；图5是测量零件位移距离的原理图；图6是测量光学零件(透镜)的中心厚度的原理图；附图标记如下1-光源，2-光纤，3-光栏，4-准直物镜，5-第一光开关，6_光开关驱动，7_第一透 镜，8-控制和计算单元，9-探测器，10-零件，11-透光带。具体实施方式下面将结合附图对本技术进行详细地说明。光学零件几何参数的非接触测量首先是对平行光进行电扫描光开关的调制，形成 环带状平行光，经锥透镜(螺纹透镜)会聚实现不同距离的会聚点，利用会聚点瞄准并识别 光学零件的表面，从而实现对光学零件几何厚度、移动距离以及光学透镜中心高的测量。参见图1，本技术提供的一种光学零件几何参数非接触测量装置，其光路形式 是共光路形式。包括控制和计算单元8、探测器9、光源1、光纤2、光开关驱动6和测量组件， 所述测量组件是在同一光轴上依次设置的光栏3、准直物镜4、第一光开关5和第一透镜7， 所述探测器9和光源1分别与光纤2相接，光纤2的出口设置于光栏3的开口部位，控制和 计算单元8分别与探测器9和光开关驱动6相接，光开关驱动6与第一光开关5相接。所 说的第一透镜7是锥透镜，所说的光源1是具有良好单色性的LED光源。图1中改变锥棱镜的锥角θ和有效口径，便可方便设计出不同测量动态范围的设 备，具体的例子比如光学系统的有效口径500毫米，锥棱镜的锥角设计为20度，材料折射率 为1. 52，则系统的测量动态范围可从0. 01毫米-410毫米，配合选用的光开关的物理分辨 率，可以从市场上购买到，测量灵敏度/分辨率可达到2微米以下，配合相应的精度提高算 法，分辨率可以进一步提高，在这种情况下完全可以满足光学加工中透镜等光学零件10的 几何厚度的要求。下表给出几种典型的设计结果锥角角度/光学系统动态范围。有效口径 /mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学零件几何参数非接触测量装置，其特征在于：包括控制和计算单元（８）、探测器（９）、光源（１）、光纤（２）、光开关驱动（６）和测量组件，所述测量组件是在同一光轴上依次设置的光栏（３）、准直物镜（４）、第一光开关（５）和第一透镜（７），所述探测器（９）和光源（１）分别与光纤（２）相接，光纤（２）的出口设置于光栏（３）的开口部位，控制和计算单元（８）分别与探测器（９）和光开关驱动（６）相接，光开关驱动（６）与第一光开关（５）相接。

【技术特征摘要】
1.一种光学零件几何参数非接触测量装置，其特征在于包括控制和计算单元(8)、探 测器(9)、光源(1)、光纤O)、光开关驱动(6)和测量组件，所述测量组件是在同一光轴上 依次设置的光栏(3)、准直物镜G)、第一光开关(5)和第一透镜(7)，所述探测器(9)和光 源(1)分别与光纤( 相接，光纤O)的出口设置于光栏(3)的开口部位，控制和...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海锋，刘缠牢，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：实用新型
国别省市：87