表面形貌复合测量位移传感器的研究

一种用于表面形貌测量的复合测量位移传感器，它将接触式触针传感器和非接触式光学传感器巧妙融合在一起，使得一个表面形貌测量位移传感器同时具备接触和非接触两种测量手段。其特点是利用了一个触针－反射镜测杆机构，将激光聚焦光束直接在被测工件表面扫描转换为对测杆上固接的反射镜扫描。其垂直测量范围1mm，垂直测量分辨率5nm。该传感器工作稳定可靠，使用灵活，可广泛用于研究机构和工业现场等进行表面形貌测量。     

高精度非接触式三维轮廓扫描仪设计

三维轮廓扫描仪是广泛应用于微纳表面三维形貌测量的高精度设备。基于白光共焦测量技术,提出了非接触式三维轮廓扫描仪设计方案和工作原理。扫描仪由精密扫描工作台、测量系统、光学辅助系统及控制系统组成。试制的扫描仪样机垂直测量范围为(20～400)μm,分辨率10nm,水平测量范围(100×100)mm,分辨率小于1μm。实验表明,该扫描仪可实现二维轮廓曲线和三维形貌测量,具有精度高、非接触、测量快速和测量范围宽等特点,对于实现高精度非接触式三维轮廓测量具有较高的实用价值。     

一种新型三维表面形貌测量仪的研制及应用

介绍了一种新型的基于直线相位光栅干涉三维表面形貌测量仪,该测量仪具有高分辨率、大量程、低成本的特点.该三维表面形貌测量仪由基于直线相位衍射光栅干涉原理的微位移传感器、X-Y二维工作台、立柱、光电探测器以及信号处理电路、计算机及数据处理软件组成.该轮廓仪工作台的工作范围为50 mm×50 mm,最小步距为0.2μm,工作台计量系统的分辨率为0.05μm,微位移传感器理论垂直分辨率可达到0.12 nm,实际测量量程为2 mm,通过更换测杆可以达到6 mm的测量量程.     

基于扫描白光干涉法的接触式轮廓综合测量仪

介绍了一种基于白光干涉原理的接触式轮廓测量仪，该仪器可用于滚动轴承内外圈滚道及滚动体轮廓形貌的综合测量，其理论分辨率可达纳米级，垂直和水平测量范围可分别达5mm和50mm。重点论述了该轮廓仪测量系统的构成、测量原理，并用实例说明干涉信号数据处理过程及结果的有效性。     

光针式三维表面形貌测量仪的研制

研制了一种基于动态聚焦探测法的新型光针式三维表面形貌测量仪,该仪器可实现表面三维形貌的快速、无损、非接触测量。介绍了该仪器的测量原理、仪器结构、伺服机构的设计并给出了实测结果。仪器垂直测量范围为500μm;垂直方向测量精度可达0·5μm,分辨率为0·01μm。     

波长轮换与相移扫描相结合的表面形貌测量系统

用光学显微干涉法进行表面形貌测量时其深度测量范围的扩大和形貌测量精度的提高是一对矛盾。为此,本文设计出了一种基于波长轮换与相移扫描相结合的三波长表面形貌测量系统,并提出了一种基于椭圆拟合与相位差大小尺度相结合的相位提取与识别算法。将这种算法运用于多波长干涉图像的数据处理,有效地提高了形貌的整体测量精度,并拓展了深度测量范围。实验结果表明:在深度测量范围扩大近15倍的条件下,采用粗糙度国家基准校准的方波多刻线样板得到的表面粗糙度数据与校准数据的相对误差仅为4.12%,表明该系统在一定的深度范围内能够实现表面形貌的高精度测量。另外,针对该系统设计的多波长相位识别算法对环境噪声要求不高,可以支持系统的高噪声或在线测量。     

干涉法表面形貌测量使用的扩展深度测量范围的方法

系统归纳了在干涉法表面形貌测量中使用的用来扩展深度测量范围的各种方法,分析了这些方法的原理、特性及性能指标,比较了这些方法的优越性。     

工件表面粗糙度的激光散斑测量

本文介绍用激光散斑对比度测量工件表面粗糙度原理和方法。其测量范围为Ｒａ≤０． ０７２μｍ。一般 Ｒａ标准偏差为 ０． ００２μｍ，并可分辨国际中划分的各细分级粗糙度数值。本方法为非接触式测量，具有分辨率高、测速快、对外界光的干扰和振动不敏感的特点。     

金刚石砂轮表面形貌测量系统

为了实现对金刚石砂轮表面形貌的非接触精密测量,开发了基于干涉原理的金刚石砂轮表面形貌专用测量系统,研究了该系统的测量原理和关键技术。根据垂直扫描白光干涉显微测量原理以及被测对象的特征,提出了适用于砂轮测量的方法,研究了系统的自动扫描范围、垂直方向的扫描方法、单次测量三维表面的恢复算法和磨粒的识别算法。结合自行设计的夹具搭建了砂轮测量系统,并对多次测量拼接算法进行了实验分析。实验结果表明:基于区域重合大小(重合度为30%~50%)的拼接算法获得的拼接前后重合区域的相关系数均大于0.8,拼接后重合区域的高度差均小于0.4μm。得到的结果显示所搭建的系统可以恢复砂轮的形貌,其测量范围和精度满足砂轮磨粒评定和分析的要求。     

高精度智能三维轮廓测量仪

介绍了基于国产6JA干涉显微镜的智能三维轮廓测量仪。仪器的垂直测量范围达80μm，垂直分辨率达1nm；仪器可用于多种材料、多种形状的轮廓测量，只需几秒钟即可完成一个取样表面的二维和三维自动测量与评定。给出了对标准样板的测量结果，实验表明仪器总测量误差小于5％。