環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置，所述內凹槽面沿環形導軌周向且位于內側或外側，其聚光凸透鏡位于激光器和準直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點與準直凸透鏡的焦點重合；分束鏡位于聚光凸透鏡和準直凸透鏡之間，用于將來自準直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡位于準直凸透鏡與分束鏡相背的一側，該參考透鏡與準直凸透鏡相對的表面為凸面，此參考透鏡與凸面相背的表面為標準球面；所述圓錐反射鏡位于待檢測所述環形導軌內，且圓錐反射鏡的旋轉軸與環形導軌與參考透鏡各自的軸線重合。本實用新型能一次性獲得全部立體環形導軌內凹槽面形貌信息，同時也大大提高了測試效率、精度和可靠性。
【專利說明】環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光學檢測裝置，尤其涉及一種環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置。
【背景技術】
[0002]光干涉技術是現代最精密有效的測試技術之一，它集當代最新技術于一體，廣泛采用計算機技術、激光技術、電子技術、半導體技術等領域的最新成果，能快速、準確地完成對光學零件與系統的檢驗。在如今的光學車間，從光學零件的設計加工與檢驗到光學系統的裝調、校正和測試，干涉儀已經成為一種易于操作、可靠、高精度、智能化的必不可少的測試檢驗裝置，它在光學零件和系統的大批量生產和檢驗中有著不可低估的作用。
[0003]但是，現有干涉儀往往針對面形檢測形貌偏差，例如彎曲或局部彎曲或凹凸區，對于立體面形的形貌檢測需要多次反復檢測，不能一次獲得全部立體面形形貌；其次，現有干涉儀檢測精度和可靠性容易受外界振動和溫度、氣流等環境因素影響。因此，如何設計一種一次性獲得全部立體環形導軌內凹槽面形貌信息的高精度、可靠性的光學干涉儀，成為本領域技術人員努力的方向。
【發明內容】
[0004]本實用新型提供一種環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置，此光學檢測裝置能一次性獲得全部立體環形導軌內凹槽面形貌信息，同時也大大提高了測試效率、精度和可靠性。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置，所述內凹槽面沿環形導軌周向且位于內側，包括激光器、聚光凸透鏡、分束鏡、作為物鏡的準直凸透鏡、參考透鏡和圓錐反射鏡，所述聚光凸透鏡位于激光器和準直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點與準直凸透鏡的焦點重合；所述分束鏡位于聚光凸透鏡和準直凸透鏡之間，用于將來自準直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡位于準直凸透鏡與分束鏡相背的一側，該參考透鏡與準直凸透鏡相對的表面為凸面，此參考透鏡與凸面相背的表面為標準球面；
[0006]所述圓錐反射鏡位于待檢測所述環形導軌內，且圓錐反射鏡的旋轉軸與環形導軌和參考透鏡各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡的圓錐面與環形導軌的內凹槽面面對面放置；來自參考透鏡的匯聚光線經圓錐反射鏡反射后形成的匯聚點與內凹槽面的曲率中心重合；
[0007]干涉圖樣接收部件位于所述分束鏡一側，用于接收來自分束鏡的第二光束。
[0008]上述技術方案進一步改進技術方案如下:
[0009]1.上述方案中，當所述環形導軌中內凹槽面的中心軸線與圓錐反射鏡的旋轉軸垂直時，位于所述圓錐反射鏡左、右側的圓錐面夾角為直角；當所述環形導軌中內凹槽面的中心軸線與圓錐反射鏡的旋轉軸夾角Θ為銳角時，位于所述圓錐反射鏡左、右側的圓錐面夾角為鈍角；當所述環形導軌中內凹槽面的中心軸線與圓錐反射鏡的旋轉軸夾角Θ為鈍角時，位于所述圓錐反射鏡左、右側的圓錐面夾角為銳角。
[0010]2.上述方案中，所述聚光凸透鏡與準直凸透鏡的焦點重合處設有一第一小孔光闌。
[0011]3.上述方案中，所述分束鏡與干涉圖樣接收部件之間設有一第二小孔光闌。
[0012]4.上述方案中，所述干涉圖樣接收部件為CXD相機或者成像屏。
[0013]5.上述方案中，所述圓錐反射鏡位于參考透鏡的焦距內。
[0014]由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點:
[0015]1.本實用新型環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置，其聚光凸透鏡位于激光器和準直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點與準直凸透鏡的焦點重合；所述分束鏡位于聚光凸透鏡和準直凸透鏡之間，用于將來自準直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡位于準直凸透鏡與分束鏡相背的一側，該參考透鏡與準直凸透鏡相對的表面為凸面，此參考透鏡與凸面相背的表面為標準球面，所述圓錐反射鏡位于待檢測所述環形導軌內，且圓錐反射鏡的旋轉軸與環形導軌與參考透鏡各自的軸線重合，拓展了檢測范圍，能夠實時一次性獲得全部立體環形導軌內凹槽面形貌檢測信息，提高了測試效率和精度。
[0016]2.本實用新型環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置，其參考光束與測量光束經過同一光路，對外界振動和溫度、氣流等環境因素的變化能產生彼此共模抑制，一般無需隔震和恒溫條件也能獲得穩定的干涉條紋，抗震效果好、對外界環境要求低，大大提高了精度和可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]附圖1為本實用新型環形導軌一結構示意圖；
[0018]附圖2為用于檢測附圖1環形導軌內凹槽面的光學干涉儀結構示意圖；
[0019]附圖3為本實用新型環形導軌二結構示意圖；
[0020]附圖4為用于檢測附圖3環形導軌內凹槽面的光學干涉儀結構示意圖；
[0021]附圖5為附圖3環形導軌翻轉180°后的結構示意圖；
[0022]附圖6為用于檢測附圖5環形導軌內凹槽面的光學干涉儀結構示意圖；
[0023]附圖7為本實用新型理想干涉示意圖。
[0024]以上附圖中:1、內凹槽面；2、環形導軌；3、激光器；4、聚光凸透鏡；5、分束鏡；6、準直凸透鏡；7、參考透鏡；71、凸面；72、標準球面；8、圓錐反射鏡；81、圓錐面；9、干涉圖樣接收部件；10、第一小孔光闌；11、第二小孔光闌。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:
[0026]實施例1:一種環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置，所述內凹槽面I沿環形導軌2周向且位于內側，包括激光器3、聚光凸透鏡4、分束鏡5、作為物鏡的準直凸透鏡6、參考透鏡7和圓錐反射鏡8，所述聚光凸透鏡4位于激光器3和準直凸透鏡6之間且聚光凸透鏡4的焦點與準直凸透鏡6的焦點重合；所述分束鏡5位于聚光凸透鏡4和準直凸透鏡6之間，用于將來自準直凸透鏡6的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡7位于準直凸透鏡6與分束鏡5相背的一側，該參考透鏡7與準直凸透鏡6相對的表面為凸面71，此參考透鏡I與凸面71相背的表面為標準球面72 ；
[0027]所述圓錐反射鏡8位于待檢測所述環形導軌2內，且圓錐反射鏡8的旋轉軸與環形導軌2與參考透鏡7各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡8的圓錐面81與環形導軌2的內凹槽面I面對面放置；
[0028]來自參考透鏡7的匯聚光線經圓錐反射鏡8反射后形成的匯聚點與內凹槽面I的曲率中心重合；
[0029]干涉圖樣接收部件9位于所述分束鏡5 —側，用于接收來自分束鏡5的第二光束。
[0030]上述環形導軌2中內凹槽面I的中心軸線與圓錐反射鏡8的旋轉軸垂直時，位于所述圓錐反射鏡8左、右側的圓錐面81夾角為直角。
[0031]上述聚光凸透鏡4與準直凸透鏡6的焦點重合處設有一第一小孔光闌10。
[0032]上述分束鏡5與干涉圖樣接收部件9之間設有一第二小孔光闌11。
[0033]上述干涉圖樣接收部件9為CXD相機或者成像屏。
[0034]上述圓錐反射鏡8位于參考透鏡7的焦距內。
[0035]檢測過程分兩部，如附圖1、2所示，首先檢測被測件即環形導軌2內表面的上半部分，再將被測件翻轉180度實現下半部分的檢測。
[0036]實施例2:—種環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置，所述內凹槽面I沿環形導軌2周向且位于內側，包括激光器3、聚光凸透鏡4、分束鏡5、作為物鏡的準直凸透鏡6、參考透鏡7和圓錐反射鏡8，所述聚光凸透鏡4位于激光器3和準直凸透鏡6之間且聚光凸透鏡4的焦點與準直凸透鏡6的焦點重合；所述分束鏡5位于聚光凸透鏡4和準直凸透鏡6之間，用于將來自準直凸透鏡6的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡7位于準直凸透鏡6與分束鏡5相背的一側，該參考透鏡7與準直凸透鏡6相對的表面為凸面71，此參考透鏡7與凸面71相背的表面為標準球面72 ；
[0037]所述圓錐反射鏡8位于待檢測所述環形導軌2內，且圓錐反射鏡8的旋轉軸與環形導軌2與參考透鏡7各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡8的圓錐面81與環形導軌2的內凹槽面I面對面放置；
[0038]來自參考透鏡7的匯聚光線經圓錐反射鏡8反射后形成的匯聚點與內凹槽面I的曲率中心重合；
[0039]干涉圖樣接收部件9位于所述分束鏡5 —側，用于接收來自分束鏡5的第二光束。
[0040]上述環形導軌2中內凹槽面I的中心軸線與圓錐反射鏡8的旋轉軸夾角為銳角時，環形導軌2中內凹槽面I的中心軸線與圓錐反射鏡8的旋轉軸夾角以銳角為準，如附圖
3、5所示，采用兩種圓錐反射鏡8，一種圓錐反射鏡8其左、右側的圓錐面81夾角為鈍角，另一種圓錐反射鏡8其左、右側的圓錐面81夾角為銳角。
[0041]上述聚光凸透鏡4與準直凸透鏡6的焦點重合處設有一第一小孔光闌10。
[0042]上述分束鏡5與干涉圖樣接收部件9之間設有一第二小孔光闌11。
[0043]上述干涉圖樣接收部件9為CXD相機或者成像屏。
[0044]上述圓錐反射鏡8位于參考透鏡7的焦距內。
[0045]檢測過程分兩部，首先使用圓錐反射鏡8左、右側的圓錐面81夾角為鈍角的圓錐反射鏡8，檢測被測件內表面的上半部分，再換成左、右側的圓錐面81夾角為銳角的圓錐反射鏡8將被測件的下半部分測完。[0046]本實施例環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置，工作過程如下。
[0047]所述由激光器3出射的光束由聚光凸透鏡4會聚于準直凸透鏡6的焦點上的小孔光闌10處，光束透過分束鏡5通過準直凸透鏡6以平行光出射，投射在參考透鏡7上。它的下表面是標準球面72，圓錐反射鏡8與被測的環形導軌2同軸并垂直放于參考透鏡7的下方。一部分光線從標準球面72反射，而另一部分光線透過標準球面72射到被測件的內內凹槽面I上，由被測表面反射回一部分光線。這兩部分光線都經分束鏡5反射，在出瞳11處形成兩個明亮的小孔像。再將干涉圖樣接收部件9CCD相機調焦在標準球面72和被測環形導軌2的內凹槽面I之間的干涉條紋定域面上，就可以攝取定域面上的由標準球面72和被測內凹槽面I之間形成的干涉圖樣，再由計算機中的專業軟件進行波面恢復和信息處理。如圖1所示，一次檢測時只能檢測導軌圓弧面的上半部分，
[0048]所以在一次檢測完成后要將被測的環形導軌2翻轉180度，針對實施例1則實現下半部分的內凹槽面I檢測；針對實施例2翻轉180度后還要更換角錐，進行下半部分的內凹槽面I檢測。
[0049]上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種環形導軌內凹槽面的光學檢測裝置，所述內凹槽面(I)沿環形導軌(2)周向且位于內側，其特征在于:包括激光器(3)、聚光凸透鏡(4)、分束鏡(5)、作為物鏡的準直凸透鏡(6)、參考透鏡(7)和圓錐反射鏡(8)，所述聚光凸透鏡(4)位于激光器(3)和準直凸透鏡(6)之間且聚光凸透鏡(4)的焦點與準直凸透鏡(6)的焦點重合；所述分束鏡(5)位于聚光凸透鏡(4)和準直凸透鏡(6)之間，用于將來自準直凸透鏡(6)的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡(7)位于準直凸透鏡(6)與分束鏡(5)相背的一側,該參考透鏡(7)與準直凸透鏡(6)相對的表面為凸面(71)，此參考透鏡(7)與凸面(71)相背的表面為標準球面(72)； 所述圓錐反射鏡(8)位于待檢測所述環形導軌(2)內，且圓錐反射鏡(8)的旋轉軸與環形導軌(2)和參考透鏡(7)各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡(8)的圓錐面(81)與環形導軌(2)的內凹槽面(I)面對面放置，來自參考透鏡(7)的匯聚光線經圓錐反射鏡(8)反射后形成的匯聚點與內凹槽面(I)的曲率中心重合； 干涉圖樣接收部件(9)位于所述分束鏡(5) —側，用于接收來自分束鏡(5)的第二光束。
2.根據權利要求1所述的光學檢測裝置，其特征在于:當所述環形導軌(2)中內凹槽面(I)的中心軸線與圓錐反射鏡(8)的旋轉軸垂直時，位于所述圓錐反射鏡(8)左、右側的圓錐面(81)夾角為直角；當所述環形導軌(2)中內凹槽面(I)的中心軸線與圓錐反射鏡(8)的旋轉軸夾角為銳角時，位于所述圓錐反射鏡(8)左、右側的圓錐面(81)夾角為鈍角或者銳角。
3.根據權利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特征在于:所述聚光凸透鏡(4)與準直凸透鏡(6)的焦點重合處設有一第一小孔光闌(10)。
4.根據權利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特征在于:所述分束鏡(5)與干涉圖樣接收部件(9 )之間設有一第二小孔光闌(11)。
5.根據權利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特征在于:所述干涉圖樣接收部件(9)為(XD相機或者成像屏。
6.根據權利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特征在于:所述圓錐反射鏡(8)位于參考透鏡(7)的焦距內。
【文檔編號】G01B11/24GK203657758SQ201320735662
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】李雪園, 韓森 申請人:蘇州慧利儀器有限責任公司, 韓森
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
