[实用新型]一种针对镜面表面变形梯度的双方向同步在线测量系统

说明书

本实用新型涉及一种针对镜面表面变形梯度的双方向同步在线测量系统，属于全场干涉类光学测量技术领域。本实用新型的双方向同步在线测量系统，采用分光棱镜、反射镜对光路进行改进，可实现两个方向的变形梯度同步测量，解决了在使用相干梯度敏感干涉方法同时测量任意两个方向的变形梯度问题。采用反射式干涉原理，可有效地对镜面表面的变形梯度实现在线测量，进一步基于两个变形梯度的数据，得到镜面表面的形貌。本实用新型的双方向同步在线测量系统，采用了一体化、小型化设计理念，装置结构简单，因此设备成本低，使用时操作简易。

技术领域

本实用新型涉及一种针对镜面表面变形梯度的双方向同步在线测量系统，属于全场干涉类光学测量技术领域。

背景技术

相对于粗糙表面，镜面表面的形貌测量一直是一个技术难题。镜面表面因其没有任何可被定位的标记点，结构光测量、三角法测量、双目视觉等测量技术无法获取镜面表面的三维形貌。针对这个问题，本实用新型基于相干梯度敏感干涉方法研制了一种针对镜面表面变形梯度的双方向同步在线测量系统。全场干涉类光学测量方法相干梯度敏感干涉(以下简称CGS)方法是美国国家工程学院(NAE)院士Rosakis 等人在1989年提出。与现有的常规测量方法相比较，该方法具有的全场、非接触、测量灵敏度和范围易调整、实时测量、精度高，抗振等优点，已经被广泛的应用到静动态断裂研究等领域。然而，CGS方法发展至今仍然有许多需要进一步完善的地方，如市场上缺乏便于操作的CGS相移装置，特别是针对于两个方向的变形梯度同步测量的装置尚无可直接使用的装置，进一步限制了该方法的发展与应用，针对单方向变形梯度测量的反射式CGS光路图如图1所示。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种针对镜面表面变形梯度的双方向同步在线测量系统，根据相干梯度敏感干涉的测量原理，通过新的光路布置实现了同时在线测量两个方向变形梯度的功能，同时控制装置中变方向分光组合的旋转功能来实现在线测量任意两个方向变形梯度的功能。

本实用新型提出的一种针对镜面表面变形梯度的双方向同步在线测量系统，包括激光器1、扩束凸透镜2、准直凸透镜3、汇集透镜7、汇集透镜支架701、CCD 相机8、光阑802，第一反射镜901、第二左反射镜902、第二右反射镜903、第一分光棱镜101、第二分光棱镜102、前旋转光栅12、后旋转光栅13、前固定光栅14 和后固定光栅15；所述的激光器1、扩束凸透镜2、准直凸透镜3和第一反射镜901 沿第一光轴同光轴安装，其中，激光器1固定在激光器支架100上，扩束凸透镜2 固定在扩束镜支架201上，准直凸透镜3固定在准直凸透镜支架301上，第一反射镜901固定在第一反射镜支架9011上，第一反射镜901的反射镜面法线与第一光轴的夹角为22.5°，激光器支架100、扩束镜支架201、准直凸透镜支架301和第一反射镜支架9011分别安装在基座0的一侧；所述的第一分光棱镜101固定在第一分光棱镜支架1011上，分光棱镜的分光面的法线与第一光轴垂直，第一分光棱镜101与第一光轴的处置距离L1为50mm，第一分光棱镜支架1011安装在基座0 的中间位置；第二分光棱镜(102)固定在第二分光棱镜支架1021上，第二分光棱镜102的分光面的法线与第一光轴垂直，第二分光棱镜102的与第一光轴处置距离 L2为100mm，第二分光棱镜安装在基座0上；第二左反射镜902、前旋转光栅12、后旋转光栅13、汇集透镜7、CCD相机8和光阑802沿第二光轴同光轴安装，其中，第二左反射镜902固定在第二左反射镜支架9021，第二左反射镜902与第一反射镜901平行，前旋转光栅12镶嵌在前旋转光栅支架121上的第一旋转框122上，后旋转光栅13镶嵌在后旋转光栅支架131上的第二旋转框132上，汇集透镜7固定在汇集透镜支架701上，CCD相机8固定在CCD相机支架801上，第二左反射镜支架9021、前旋转光栅支架121、后旋转光栅支架131、汇集透镜支架701、CCD相机支架801上和光阑802安装在基座0的中间位置；所述的第二右反射镜903、前固定光栅14、后固定光栅15、汇集透镜7、CCD相机8和光阑(802)沿第三光轴同光轴安装，其中，第二右反射镜903固定在第二右反射镜支架9021是，且第二右反射镜903的镜面与第三光轴的夹角为-22.5°，前固定光栅14固定在前固定光栅支架141上，后固定光栅15固定在后固定光栅支架(151)上，汇集透镜7固定在汇集透镜支架701上，CCD相机(8)固定在CCD相机支架801上；第二右反射镜支架9021、前固定光栅支架141、后固定光栅支架151、汇集透镜支架701、CCD 相机支架801和光阑802安装在基座0右侧位置。