[发明专利]基于二维微焦准直的微小内腔尺寸和三维坐标传感方法与装置

摘要

基于二维微焦准直的微小内腔尺寸和三维坐标传感方法与装置属于精密仪器制造及测量技术领域，特别是一种“亚宏观”领域中对微小、复杂内腔尺寸和三维坐标的传感方法与装置，尤其适用于大深径比微小盲孔的三维探测，本发明将微球面双凸透镜与光纤探针测杆结合，利用微球面双凸透镜组建了点光源二维微焦准直成像光路，利用该光路实现了对光纤探针测杆三维位移量的高倍放大与传感，本发明不仅具备单光纤探针测力小、易小型化及测量深径比大的特点，特别是分辨力最高可达深亚纳米量级，且在三维测量方向具有绝对“0”位，系统结构简单、实时性好、易于实际应用，在对微小内腔尺寸和三维坐标实施快速、超精密的测量与校准中具有显著优势。

主权项

1、一种基于二维微焦准直的微小内腔尺寸和三维坐标传感方法，其特征在于通过以下步骤实现对光纤探针测杆三维位移的传感：①将光纤探针测杆的一部分与微球面双凸透镜结合；②利用步骤①所述的微球面双凸透镜组建点光源二维微焦准直成像光路，所成像为一亮光斑；③利用步骤②所述的点光源二维微焦准直成像光路，将光纤探针测杆相对于点光源的三维位移变化转变为点光源二维微焦准直成像光路所成亮光斑能量中心的二维位置变化和亮光斑面积的变化；④点光源与微球面双凸透镜在唯一一个特定的物距下，步骤②所述的点光源二维微焦准直成像光路所成像具有最小的光斑面积和最小的二维偏度绝对值，将该特定的物距下的光纤探针测杆所在位置作为三维位移传感方向上的绝对“0”位置；⑤利用光电转换器件将步骤③所述的点光源二维微焦准直成像光路所成像转变为电信号；⑥利用数据采集与处理模块实现将步骤⑤所得到的电信号进行采集与处理，获得步骤③所述的点光源二维微焦准直成像光路所成像的变化信息，完成对光纤探针测杆相对于点光源的三维位移变化量的提取。