一种物体表面平整度快速测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术一种物体表面平整度快速测量装置属于工业生产机械光学检测测试等技术领域。该装置由照明成像模块和运动机构组成；照明成像模块由照明系统和成像系统组成；在照明系统中，沿光线传播方向依次设置激光器、分光镜、物镜和被测物件；在成像系统中，沿光线传播方向依次设置被测物件、物镜、分光镜、衰减片、针孔和图像传感器；运动机构由上固定端，上杆，运动块，下杆，下固定端，电机，连轴器，T型转盘和限位凸起组成；运动块在停滞状态下，激光器发出的光束准焦到被测物件表面，被测物件反射的光束准焦到针孔上。本发明专利技术不仅能够对物体表面平整度进行定性检测，而且操作过程简单，操作方法容易，而且能够对噪声进行滤除或监测，检测结果准确。

【技术实现步骤摘要】
一种物体表面平整度快速测量装置
本专利技术一种物体表面平整度快速测量装置属于工业、生产、机械、光学、检测、测试等

技术介绍
平面度测量是指被测实际表面对其理想平面的变动量。平面度误差是将被测实际表面与理想平面进行比较，两者之间的线值距离即为平面度误差值；或通过测量实际表面上若干点的相对高度差，再换算以线值表示的平面度误差值。平面度误差测量的常用方法有如下几种：1、平晶干涉法：用光学平晶的工作面体现理想平面，直接以干涉条纹的弯曲程度确定被测表面的平面度误差值。2、打表测量法：打表测量法是将被测零件和测微计放在标准平板上，以标准平板作为测量基准面，用测微计沿实际表面逐点或沿几条直线方向进行测量。3、液平面法：液平面法是用液平面作为测量基准面，液平面由“连通罐”内的液面构成，然后用传感器进行测量。此法主要用于测量大平面的平面度误差。4、光束平面法：光束平面法是采用准值望远镜和瞄准靶镜进行测量，选择实际表面上相距最远的三个点形成的光束平面作为平面度误差的测量基准面。5、激光平面度测量仪：激光平面度测量仪用于测量大型平面的平面度误差。6、利用数据采集仪连接百分表测量平面度误差的方法。以上方法技术成熟，能够实现精密测量，但是理论基础过于专业，需要专业人士进行操作和测量，而且，对于测量过程中的噪声，缺少有效的抑制手段，也在一定程度上影响了测量精度。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术公开了一种物体表面平整度快速测量装置，不仅能够对物体表面平整度进行定性检测，而且操作过程简单，操作方法容易，而且能够对噪声进行滤除或监测，检测结果准确。本专利技术的目的是这样实现的：一种物体表面平整度快速测量装置，由照明成像模块和运动机构组成；所述的照明成像模块由照明系统和成像系统组成；在照明系统中，沿光线传播方向依次设置激光器、分光镜、物镜和被测物件；所述物镜由载物台承载，沿光轴方向运动；所述被测物件由二维平移台承载，在垂直光轴的平面内二维运动；激光器发出的光束，依次经过分光镜和物镜透射，准焦或离焦到被测物件表面；在成像系统中，沿光线传播方向依次设置被测物件、物镜、分光镜、衰减片、针孔和图像传感器；被测物件反射的光束，以及经过物镜透射，分光镜反射，衰减片透射，准焦或离焦到针孔上；所述的运动机构由上固定端，上杆，运动块，下杆，下固定端，电机，连轴器，T型转盘和限位凸起组成；所述上固定端为直线轴承，与上杆组合成直线导轨结构；所述下固定端为直线轴承，与下杆组合成直线导轨结构；所述运动块的上方连接上杆，运动块的下方连接下杆，运动块为具有通槽的平板结构，所述通槽包括一个劣弧通槽和对称设置在劣弧通槽两端的直通槽，劣弧通槽和直通槽的宽度相等，直通槽之间的距离不小于劣弧通槽所对应圆周的直径；所述电机、上固定端和下固定端的相对位置固定，所述T形转盘包括圆柱形伸出结构和盘状结构，电机的转轴通过联轴器连接T形转盘的圆柱形伸出结构，在电机转动作用下，T形转盘的盘状结构在垂直电机转轴的平面内旋转，在盘状结构的端部，设置有截面为圆形的限位凸起，所述限位凸起插入到运动块的通槽中，在电机转动作用下，运动块进行往复式间歇运动；运动块在停滞状态下，激光器发出的光束准焦到被测物件表面，被测物件反射的光束准焦到针孔上。上述物体表面平整度快速测量装置，所述的图像传感器的曝光时间与所述的载物台的停滞时间相同。一种在上述物体表面平整度快速测量装置上实现的物体表面平整度快速测量装置方法，包括以下步骤：步骤a、调整被测物件，使所述被测物件上表面的某一位置位于所述物镜的焦点位置，且要求限位凸起位于运动块中的劣弧通槽中的最低点，限位凸起位于其运动轨迹的最低点；步骤b、设定图像传感器的成像时间t1、非成像时间t2和阈值t，其中，L为所述运动块中的劣弧通槽长度，ω为所述电机的旋转角速度，r为所述运动块中的劣弧通槽的半径，π为圆周率；步骤c、调整图像传感器的成像时间t1与所述限位凸起位于运动块中的劣弧通槽中且运动块静止的时间重合；步骤d、转动电机，使电机完成N周转动，在限位凸起位于运动块中的劣弧通槽中且运动块静止时，所述二维平移台静止，在其余时间，在二维平移台在水平面内运动；图像传感器得到N个图像数据，分别为fig1,fig2,…,figN；步骤e、从图像传感器得到N个图像数据中找到最大值figmax和最小值figmin；步骤f、对被测物件上表面平整度进行评价，如果：被测物件上表面平整度不满足要求；被测物件上表面平整度不满足要求。一种物体表面平整度快速测量装置，由照明成像模块和运动机构组成；所述的照明成像模块由照明系统和成像系统组成；在照明系统中，沿光线传播方向依次设置激光器、分光镜、物镜和被测物件；所述物镜由载物台承载，沿光轴方向运动；所述被测物件由二维平移台承载，在垂直光轴的平面内二维运动；激光器发出的光束，依次经过分光镜和物镜透射，准焦或离焦到被测物件表面；在成像系统中，沿光线传播方向依次设置被测物件、物镜、分光镜、衰减片、针孔和图像传感器；被测物件反射的光束，以及经过物镜透射，分光镜反射，衰减片透射，准焦或离焦到针孔上；所述的运动机构由上固定端，上杆，运动块，下杆，下固定端，电机，连轴器，T型转盘和限位凸起组成；所述上固定端为直线轴承，与上杆组合成直线导轨结构；所述下固定端为直线轴承，与下杆组合成直线导轨结构；所述运动块的上方连接上杆，运动块的下方连接下杆，运动块为具有通槽的平板结构，所述通槽包括一个劣弧通槽和对称设置在劣弧通槽两端的直通槽，劣弧通槽和直通槽的宽度相等，直通槽之间的距离不小于劣弧通槽所对应圆周的直径；所述电机、上固定端和下固定端的相对位置固定，所述T形转盘包括圆柱形伸出结构和盘状结构，电机的转轴通过联轴器连接T形转盘的圆柱形伸出结构，在电机转动作用下，T形转盘的盘状结构在垂直电机转轴的平面内旋转，在盘状结构的端部，设置有截面为圆形的限位凸起，所述限位凸起插入到运动块的通槽中，在电机转动作用下，运动块进行往复式间歇运动；运动块在运动状态下，激光器发出的光束离焦到被测物件表面，被测物件反射的光束离焦到针孔上。上述物体表面平整度快速测量装置，所述的图像传感器的曝光时间与所述的载物台的停滞时间相同。一种在上述物体表面平整度快速测量装置上实现的物体表面平整度快速测量装置方法，包括以下步骤：步骤a、调整被测物件，使所述被测物件上表面的某一位置位于所述物镜的焦点位置，且要求限位凸起位于运动块中的劣弧通槽中的最低点，限位凸起位于其运动轨迹的最高点；步骤b、设定图像传感器的准焦成像时间t1、离焦成像时间t2、非成像时间t3和第一阈值t1'和第二阈值t2'，其中，L为所述运动块中的劣弧通槽长度，ω为所述电机的旋转角速度，r为所述运动块中的劣弧通槽的半径，k为次数，π为圆周率；步骤c、调整限位凸起位于运动块中的劣弧通槽中的最低点，限位凸起位于其运动轨迹的最高点的时刻与图像传感器的准焦成像时间t1的中间时刻重合；且图像传感器的连续k次离焦成像时间t2与所述限位凸起位于运动块中的劣弧通槽中且运动块静止的时间重合；步骤d、转动电机，使电机完成N周转动，在准焦成像时间t1和离焦成像时间t2，所述二维平移台静止，在非成像时间t3，在二维平移台在水平面内运动；图像传感器得到(k+1)×N个图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物体表面平整度快速测量装置，其在于，由照明成像模块和运动机构组成；所述的照明成像模块由照明系统和成像系统组成；在照明系统中，沿光线传播方向依次设置激光器(1‑1)、分光镜(1‑2)、物镜(1‑4)和被测物件(1‑6)；所述物镜(1‑4)由载物台(1‑3)承载，沿光轴方向运动；所述被测物件(1‑6)由二维平移台(1‑5)承载，在垂直光轴的平面内二维运动；激光器(1‑1)发出的光束，依次经过分光镜(1‑2)和物镜(1‑4)透射，准焦或离焦到被测物件(1‑6)表面；在成像系统中，沿光线传播方向依次设置被测物件(1‑6)、物镜(1‑4)、分光镜(1‑2)、衰减片(1‑7)、针孔(1‑8)和图像传感器(1‑9)；被测物件(1‑6)反射的光束，以及经过物镜(1‑4)透射，分光镜(1‑2)反射，衰减片(1‑7)透射，准焦或离焦到针孔(1‑8)上；所述的运动机构由上固定端(2‑1)，上杆(2‑2)，运动块(2‑3)，下杆(2‑4)，下固定端(2‑5)，电机(2‑6)，连轴器(2‑7)，T型转盘(2‑8)和限位凸起(2‑9)组成；所述上固定端(2‑1)为直线轴承，与上杆(2‑2)组合成直线导轨结构；所述下固定端(2‑5)为直线轴承，与下杆(2‑4)组合成直线导轨结构；所述运动块(2‑3)的上方连接上杆(2‑2)，运动块(2‑3)的下方连接下杆(2‑4)，运动块(2‑3)为具有通槽的平板结构，所述通槽包括一个劣弧通槽和对称设置在劣弧通槽两端的直通槽，劣弧通槽和直通槽的宽度相等，直通槽之间的距离不小于劣弧通槽所对应圆周的直径；所述电机(2‑6)、上固定端(2‑1)和下固定端(2‑5)的相对位置固定，所述T形转盘(2‑8)包括圆柱形伸出结构和盘状结构，电机(2‑6)的转轴通过联轴器(2‑7)连接T形转盘(2‑8)的圆柱形伸出结构，在电机(2‑6)转动作用下，T形转盘(2‑8)的盘状结构在垂直电机(2‑6)转轴的平面内旋转，在盘状结构的端部，设置有截面为圆形的限位凸起(2‑9)，所述限位凸起(2‑9)插入到运动块(2‑3)的通槽中，在电机(2‑6)转动作用下，运动块(2‑3)进行往复式间歇运动；运动块(2‑3)在停滞状态下，激光器(1‑1)发出的光束准焦到被测物件(1‑6)表面，被测物件(1‑6)反射的光束准焦到针孔(1‑8)上。...

【技术特征摘要】
1.一种物体表面平整度快速测量装置，其在于，由照明成像模块和运动机构组成；所述的照明成像模块由照明系统和成像系统组成；在照明系统中，沿光线传播方向依次设置激光器(1-1)、分光镜(1-2)、物镜(1-4)和被测物件(1-6)；所述物镜(1-4)由载物台(1-3)承载，沿光轴方向运动；所述被测物件(1-6)由二维平移台(1-5)承载，在垂直光轴的平面内二维运动；激光器(1-1)发出的光束，依次经过分光镜(1-2)和物镜(1-4)透射，准焦或离焦到被测物件(1-6)表面；在成像系统中，沿光线传播方向依次设置被测物件(1-6)、物镜(1-4)、分光镜(1-2)、衰减片(1-7)、针孔(1-8)和图像传感器(1-9)；被测物件(1-6)反射的光束，以及经过物镜(1-4)透射，分光镜(1-2)反射，衰减片(1-7)透射，准焦或离焦到针孔(1-8)上；所述的运动机构由上固定端(2-1)，上杆(2-2)，运动块(2-3)，下杆(2-4)，下固定端(2-5)，电机(2-6)，连轴器(2-7)，T型转盘(2-8)和限位凸起(2-9)组成；所述上固定端(2-1)为直线轴承，与上杆(2-2)组合成直线导轨结构；所述下固定端(2-5)为直线轴承，与...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲东明，
申请(专利权)人：仲东明，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23