大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置和方法制造方法及图纸

一种大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置和方法,装置由光学系统、机械系统、信号处理与控制系统构成。光学系统由高亮度同轴光源、面阵相机、远心镜头、激光位移传感器、手动位移台和电动位移台构成；机械系统由气浮垫、大理石基板、定位块、光电探测器和导轨构成；信号处理系统由数据采集与控制系统、数据传输与控制线和计算机构成。本发明专利技术可对大尺寸激光钕玻璃包边粘接过程中激光钕玻璃尺寸和角度进行非接触自动化检测，对包边面不引入疵病，具有易测量、精度高、效率高的特点，尺寸精度优于0.02mm，角度精度优于2′，效率优于2分钟/片次。

【技术实现步骤摘要】
大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置和方法
本专利技术涉及激光玻璃的检测，尤其是一种大尺寸激光钕玻璃包边粘接过程中激光钕玻璃尺寸和角度非接触检测装置和方法。
技术介绍
激光钕玻璃作为高功率激光系统的增益介质被广泛应用。但激光钕玻璃作为增益介质时，由于受激放大自发辐射(简称ASE)会影响其储能效率的利用，因此为抑制受激发放大自发辐射，需要在垂直于通光方向的侧面粘接一层吸收受激放大自发辐射吸收介质，称为激光钕玻璃包边。在包边之前，对钕玻璃侧面加工的尺寸和角度都有严格的要求，如目前在神光III(SG-III)中所用方形尺寸激光钕玻璃，在包边前，其侧面加工完成后，外形尺寸长度约在780mm，宽度约为430mm，侧面的倾斜角度约为2°。目前已有的长度和宽度测量方法是采用游标卡尺测量，测量长度方向或者宽度方向两个平行斜面之间的距离，用得到的距离除以倾斜角度的余弦值，得到长度或者宽度的实际值。该方法需要保证游标卡尺测量爪内侧与玻璃倾两个斜面贴合，但由于测试距离长，两个倾斜面角度不完全相同，测量过程中容易引入较大误差，且容易划伤精密抛光的激光玻璃包边面，在包边面上留下划痕，污渍等，影响包边面的光学质量，而疵病的引入是包边工艺中不允许的。同时，由于测试长度将近1m，使用游标卡尺测量时，游标卡尺伸长后长度将近2m，在操作过程中很容易磕碰玻璃，造成巨大损失。另外一种测量激光钕玻璃包边尺寸方法是[CN103162594A]，该方法虽然克服了游标卡尺测量中倾斜角度的影响，提高了测试的精度和可靠性，但由于被测元件大，工具本身也比较大，较重，测量本身也是人工操作，一方面当大量进行测量时，测量劳动强度大，另一方面当进行多处位置测量时，还是会不可避免污染和损伤被测的包边表面，磕碰玻璃，造成巨大损失。对于角度测量，主要采用角度尺，以样品表面作为基准，测试侧面与表面的夹角得到倾斜角度，与尺寸测量一样，在测量过程中，容易划伤激光玻璃包边面，在包边面上留下划痕，污渍的等，影响包边面的光学质量，而这是包边工艺中不允许的。上述尺寸和角度的测量方法都是手工测量，是传统的接触测量。检测过程中效率较低，劳动强度大，而且会影响测试表面的光学质量。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置和方法，解决大尺寸激光钕玻璃机械包边工艺过程中对尺寸，角度的非接触自动测量要求，达到易测量、精度高、效率高等目的。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置，其特征在于其构成包括：四个面阵相机：第一面阵相机、第二面阵相机、第三面阵相机、第四面阵相机；四个远心镜头：第一远心镜头、第二远心镜头、第三远心镜头、第四远心镜头；四个同轴光源：第一同轴光源、第二同轴光源、第三同轴光源、第四同轴光源；四个手动平台：第一手动平台、第二手动平台、第三手动平台、第四手动平台；四个激光位移传感器：第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器、第四激光位移传感器；两个电位移台：第一电位移台、第二电位移台；数据采集与控制系统和计算机；所述的第一面阵相机置于第一远心镜头的后焦面，第一同轴光源位于第一远心镜头前，第一同轴光源的发光投影中心与第一远心镜头的中心线同轴，并分别置于第一手动位移台上构成非接触尺寸第一测量单元；第四面阵相机置于第四远心镜头后焦面上，第四同轴光源位于远心镜头前，第四同轴光源的发光投影中心与第四远心镜头的中心线同轴，并分别置于第四手动位移台上，构成非接触尺寸第四测量单元；第二面阵相机置于第二远心镜头后焦面，第二同轴光源位于第二远心镜头前，第二同轴光源的发光投影中心与第二远心镜头的中心线同轴，并分别置于第二手动位移台上构成非接触尺寸第二测量单元；第三面阵相机置于第三远心镜头后焦面，第三同轴光源位于第三远心镜头前，第三同轴光源的发光投影中心与第三远心镜头的中心线同轴，并分别置于第三手动位移台上，构成非接触尺寸测量第三单元；所述的非接触尺寸测量第一单元、非接触尺寸测量第二单元、非接触尺寸测量第三单元尺寸和非接触尺寸测量第四单元固定在支架上，构成非接触尺寸测量系统；所述的非接触尺寸测量第一单元、非接触尺寸测量第二单元、非接触尺寸测量第三单元尺寸和非接触尺寸测量第四单元分别通过数据传输与控制线与数据采集与控制系统连接，所述的数据采集与控制系统与计算机连接，构成数据采集与处理系统；所述的第一激光位移传感器和第二激光位移传感器在垂直方向固定在同一平面内构成非接触角度测量第一单元并置于第一电位移平台上；第三激光位移传感器和第四激光位移传感器在垂直方向固定在同一平面内构成非接触角度测量第二单元并置于第二电位移平台上，构成非接触角度测量系统；所述的第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器和第四激光位移传感器分别通过数据传输与控制线与所述的数据采集与控制系统连接，该数据采集与控制系统与计算机连接；所述的非接触尺寸测量系统通过支架置于导轨上方，非接触角度测量系统通过第一电位移平台和第二电位移置于导轨两侧；大尺寸激光钕玻璃样品置于气浮样品台上，通过定位块进行定位，气浮样品台置于导轨上，构成样品移动平台。所述的大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置，其特征在于第一面阵相机和第四面阵相机的中心距离大于大尺寸激光钕玻璃样品长度L。所述的大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置，其特征在于所述的气浮样品台由气浮垫和大理石基板组成，大尺寸激光钕玻璃样品置于气浮垫上，气浮垫置于大理石基板上，可以容易进行样品旋转、移动和定位。所述的大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置对大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度的检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)将宽度为L2的待测的大尺寸激光钕玻璃样品放置在气浮垫上，启动气浮垫，将大尺寸激光钕玻璃样品放置在气浮垫与定位块接触，调整定位块与大尺寸激光钕玻璃样品的侧面的位置，进行大尺寸激光钕玻璃样品初步定位；2)由计算机通过数据采集与控制系统启动测试导轨,驱动气浮样品台带动大尺寸激光钕玻璃样品移动；3)大尺寸激光钕玻璃样品移动过程中触发光电探测器，光电探测器通过数据传输与控制线向数据采集与控制系统发出探测到有样品的指令，数据采集与控制系统启动非接触尺寸和角度测量系统；4)第二同轴光源和第三同轴光源在一定时间内进行闪光，同时第二面阵相机和第二面阵相机分别通过第二远心镜头和第三远心镜头对大尺寸激光钕玻璃样品的长边边缘进行成像；5)通过图像处理，测量得到长边两个边缘与非接触尺寸测量系统的中心距离为d1，d2,非接触尺寸测量系统的中心线的距离S为固定值，通过数据处理，根据公式L2＝S-d1-d2，计算得到大尺寸激光钕玻璃样品的宽度L2。6)样品继续移动，测量长边倾斜角度δ1，数据采集与控制系统控制第一电位移平台和第二电位移平台，使非接触角度测量第一单元和非接触角度测量第二单元之间的距离大于大尺寸激光钕玻璃样品的宽度L2。测量得到第一激光位移传感器和第二激光位移传感器，第三激光位移传感器和第四激光位移传感器与大尺寸激光钕玻璃样品被测表面的距离差为D2-D1，第一激光位移传感器和第二激光位移传感器，第三激光位移传感器和第四激光位移传感器的中心距离为D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置，其特征在于其构成包括：四个面阵相机：第一面阵相机(2‑1)、第二面阵相机(3‑1)、第三面阵相机(4‑1)、第四面阵相机(5‑1)；四个远心镜头：第一远心镜头(2‑2)、第二远心镜头(3‑2)、第三远心镜头(4‑2)、第四远心镜头(5‑2)；四个同轴光源：第一同轴光源(2‑4)、第二同轴光源(3‑4)、第三同轴光源(4‑4)、第四同轴光源(5‑4)；四个手动平台：第一手动平台(2‑3)、第二手动平台(3‑3)、第三手动平台(4‑3)、第四手动平台(5‑3)；四个激光位移传感器：第一激光位移传感器(6‑1)、第二激光位移传感器(6‑2)、第三激光位移传感器(7‑1)、第四激光位移传感器(7‑2)；两个电位移台：第一电位移台(8)、第二电位移台(9)；数据采集与控制系统(10)和计算机(24)；所述的第一面阵相机(2‑1)置于第一远心镜头(2‑2)的后焦面，第一同轴光源(2‑4)位于第一远心镜头(2‑2)前，第一同轴光源(2‑4)的发光投影中心与第一远心镜头(2‑2)的中心线同轴，并分别置于第一手动位移台(2‑3)上构成非接触尺寸第一测量单元(2)；第四面阵相机(5‑1)置于第四远心镜头(5‑2)后焦面上，第四同轴光源(5‑4)位于远心镜头(5‑2)前，第四同轴光源(5‑4)的发光投影中心与第四远心镜头(5‑2)的中心线同轴，并分别置于第四手动位移台(5‑3)上，构成非接触尺寸第四测量单元(5)；第二面阵相机(3‑1)置于第二远心镜头(3‑2)后焦面，第二同轴光源(3‑4)位于第二远心镜头(3‑2)前，第二同轴光源(3‑4)的发光投影中心与第二远心镜头(3‑2)的中心线同轴，并分别置于第二手动位移台(2‑3)上构成非接触尺寸第二测量单元(3)；第三面阵相机(4‑1)置于第三远心镜头(4‑2)后焦面，第三同轴光源(4‑4)位于第三远心镜头(4‑2)前，第三同轴光源(4‑4)的发光投影中心与第三远心镜头(4‑2)的中心线同轴，并分别置于第三手动位移台(3‑4)上，构成非接触尺寸测量第三单元(4)；所述的非接触尺寸测量第一单元(2)、非接触尺寸测量第二单元(3)、非接触尺寸测量第三单元尺寸(4)和非接触尺寸测量第四单元(5)固定在支架(15)上，构成非接触尺寸测量系统；所述的非接触尺寸测量第一单元(2)、非接触尺寸测量第二单元(3)、非接触尺寸测量第三单元尺寸(4)和非接触尺寸测量第四单元(5)分别通过数据传输与控制线(18、17、23、22)与数据采集与控制系统(10)连接，所述的数据采集与控制系统(10)与计算机(24)连接，构成数据采集与处理系统；所述的第一激光位移传感器(6‑1)和第二激光位移传感器(6‑2)在垂直方向固定在同一平面内构成非接触角度测量第一单元(6)并置于第一电位移平台(8)上；第三激光位移传感器(7‑1)和第四激光位移传感器(7‑2)在垂直方向固定在同一平面内构成非接触角度测量第二单元(7)并置于第二电位移平台(9)上，构成非接触角度测量系统；所述的第一激光位移传感器(6‑1)、第二激光位移传感器(6‑2)、第三激光位移传感器(7‑1)和第四激光位移传感器(7‑2)分别通过数据传输与控制线(20‑2、20‑1、21‑2、21‑1)与所述的数据采集与控制系统(10)连接，该数据采集与控制系统(10)与计算机(24)连接；所述的非接触尺寸测量系统通过支架(15)置于导轨(11)上方，非接触角度测量系统通过第一电位移平台(8)和第二电位移(9)置于导轨(11)两侧；大尺寸激光钕玻璃样品(1)置于气浮样品台(12)上，通过定位块(13)进行定位，气浮样品台(12)置于导轨(11)上，构成样品移动平台。...

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置，其特征在于其构成包括：四个面阵相机：第一面阵相机(2-1)、第二面阵相机(3-1)、第三面阵相机(4-1)、第四面阵相机(5-1)；四个远心镜头：第一远心镜头(2-2)、第二远心镜头(3-2)、第三远心镜头(4-2)、第四远心镜头(5-2)；四个同轴光源：第一同轴光源(2-4)、第二同轴光源(3-4)、第三同轴光源(4-4)、第四同轴光源(5-4)；四个手动平台：第一手动平台(2-3)、第二手动平台(3-3)、第三手动平台(4-3)、第四手动平台(5-3)；四个激光位移传感器：第一激光位移传感器(6-1)、第二激光位移传感器(6-2)、第三激光位移传感器(7-1)、第四激光位移传感器(7-2)；两个电位移台：第一电位移平台(8)、第二电位移平台(9)；数据采集与控制系统(10)和计算机(24)；所述的第一面阵相机(2-1)置于第一远心镜头(2-2)的后焦面，第一同轴光源(2-4)位于第一远心镜头(2-2)前，第一同轴光源(2-4)的发光投影中心与第一远心镜头(2-2)的中心线同轴，并分别置于第一手动位移台(2-3)上构成非接触尺寸第一测量单元(2)；第四面阵相机(5-1)置于第四远心镜头(5-2)后焦面上，第四同轴光源(5-4)位于远心镜头(5-2)前，第四同轴光源(5-4)的发光投影中心与第四远心镜头(5-2)的中心线同轴，并分别置于第四手动位移台(5-3)上，构成非接触尺寸第四测量单元(5)；第二面阵相机(3-1)置于第二远心镜头(3-2)后焦面，第二同轴光源(3-4)位于第二远心镜头(3-2)前，第二同轴光源(3-4)的发光投影中心与第二远心镜头(3-2)的中心线同轴，并分别置于第二手动位移台(2-3)上构成非接触尺寸第二测量单元(3)；第三面阵相机(4-1)置于第三远心镜头(4-2)后焦面，第三同轴光源(4-4)位于第三远心镜头(4-2)前，第三同轴光源(4-4)的发光投影中心与第三远心镜头(4-2)的中心线同轴，并分别置于第三手动位移台(3-4)上，构成非接触尺寸测量第三单元(4)；所述的非接触尺寸测量第一单元(2)、非接触尺寸测量第二单元(3)、非接触尺寸测量第三单元(4)和非接触尺寸测量第四单元(5)固定在支架(15)上，构成非接触尺寸测量系统；所述的非接触尺寸测量第一单元(2)、非接触尺寸测量第二单元(3)、非接触尺寸测量第三单元(4)和非接触尺寸测量第四单元(5)分别通过数据传输与控制线(18、17、23、22)与数据采集与控制系统(10)连接，所述的数据采集与控制系统(10)与计算机(24)连接，构成数据采集与处理系统；所述的第一激光位移传感器(6-1)和第二激光位移传感器(6-2)在垂直方向固定在同一平面内构成非接触角度测量第一单元(6)并置于第一电位移平台(8)上；第三激光位移传感器(7-1)和第四激光位移传感器(7-2)在垂直方向固定在同一平面内构成非接触角度测量第二单元(7)并置于第二电位移平台(9)上，构成非接触角度测量系统；所述的第一激光位移传感器(6-1)、第二激光位移传感器(6-2)、第三激光位移传感器(7-1)和第四激光位移传感器(7-2)分别通过数据传输与控制线(20-2、20-1、21-2、21-1)与所述的数据采集与控制系统(10)连接，该数据采集与控制系统(10)与计算机(24)连接；所述的非接触尺寸测量系统通过支架(15)置于导轨(11)上方，非接触角度测量系统通过第一电位移平台(8)和第二电位移平台(9)置于导轨(11)两侧；大尺寸激光钕玻璃样品(1)置于气浮样品台(12)上，通过定位块(13)进行定位，气浮样品台(12)置于导轨(11)上，构成样品移动平台。2.根据权利要求1所述的大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置，其特征在于第一面阵相机(2-1)和第四面阵相机(5-1)的中心距离大于大尺寸激光钕玻璃样品(1)长度L1。3.根据权利要求1所述的大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度非接触检测装置，其特征在于所述的气浮样品台(12)由气浮垫(12-1)和大理石基板(12-2)组成，大尺寸激光钕玻璃样品(1)置于气浮垫(12-1)上，气浮垫(12-1)置于大理石基板(12-2)上，容易进行样品旋转、移动和定位。4.利用权利要求1所述的大尺寸激光钕玻璃包边尺寸和角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊江，孟涛，王聪娟，温磊，陈伟，胡丽丽，许晓青，何红，孙时宇，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31