[发明专利]一种曲率半径的测量方法

说明书

技术领域：

    本发明涉及测量方法技术领域，具体涉及一种曲率半径的测量方法。

背景技术

    曲率半径是衡量光学零件的主要技术指标，目前在光学加工领域，测试光学零件曲率半径的主要方法分为两类：接触法和非接触法测量，其中接触法测量方法主要有球径仪和样板两种，球径仪是通过测试零件凹面或凸面的矢高和玄长，来计算被测零件凹面或凸面的曲率半径。该方法在测量过程中，需要寻求矢高的最大值点/最小值点，测头需要在零件表面滑动，容易引起被测检表面损伤；并且测试需要较长的时间，不适合快速的、大批量现场检测；且对测量环境要求较高，震动、温度的变化容易引入测量误差。样板法是目前光学加工现场应用广泛的曲率半径监控工具，对一批相同的零件需要加工一个样板，加工的零件和样板比对，看曲率半径的偏差在不在误差允许的范围内，一般不直接给出待测零件的曲率半径值，由于是接触测量，容易损伤零件表面，使用时通过观察标准面和待测面之间形成的干涉条纹多少，判读曲率半径的偏差，受人工影响因素较大，不适合快速的批量检测，并且要求待测表面经过抛光，对粗磨后和精磨后的零件，由于光的散射无法测量。非接触测量方法主要有自准直显微镜和干涉仪两种方法。自准直显微镜方法是通过先后瞄准待测面的顶点和球心，获得两次瞄准的几何位置之间的差值，这个差值就等于待测面的曲率半径，尽管测量是非接触的，但是测量中需要寻找待测面的球心（球心只有一个，需要准确的放置在自准直显微镜的光轴上），需要花费较长时间去寻找，因此不适合现场快速的批量检测，并且零件的待测面需要经过抛光后，才能使用该方法测量，否则找不到自准直像。干涉仪测量需要昂贵的工作台，且本身设备昂贵，要求待测面经过抛光后的镜面，测试受震动的影响明显，不适合现场的工作环境。

发明内容

    本发明提供的一种曲率半径的测量方法，不受震动等工厂环境影响，且属于非接触测量，不会损伤待测面，能够实现快速、大批量的现场检测要求，同时可以测量抛光和未抛光的零件表面曲率半径。

    为了克服现有方法存在的缺点，本发明的提供一种曲率半径的测量方法，包括以下步骤，用距离（                                               ）已知的两个平行面（该距离小于球的直径）切割该球，和球体表面的相交线形成两个圆，通过非接触测量的方法获得这两个圆的半径和，则待测面的曲率半径表达为：

                    （公式1）

   其中：

上述非接触测量方法可以是三角测距法、激光测距法、光纤位移传感测距法、超生测距法或基于电容变换原理做成的距离测量方法。

   与现有技术相比，本发明的技术优点是：

1)        测量不受现场低频震动的影响，零件即使存在震动甚至存在位移，只要可以获得两个切割圆，就可以计算获得待测面的曲率半径。

2)        测量不受零件表面质量的影响，可以测试粗磨后以及精磨后零件的曲率半径，也可以测量抛光后零件曲率半径，因为该方法不需要获得准直像。

3)        测量可以实现现场快速检测，测量过程中只要零件的口径大于两个切割圆之间距离，即零件只要放置的位置能形成两个切割弧，就可以测量。

附图说明

图1是本发明的原理方法示意图；

图2和图3是本发明测量零件的原理方法；

图4是本发明测量凹面零件的一种测量装置

图5是本发明测量凸面零件的一种测量装置

图6是本发明测量凹面零件的第二种测量装置

1—第一切割圆，2—第二切割圆，3—待测球面，4—球心，5—第一弧，6—第二弧，7—圆心，8—弧上任意一点，9—第一CCD像面，10—第二CCD像面，11—第一投影光学系统，12— 第二投影光学系统，13—第二成像光学系统，14—第一成像光学系统，15—弧上任意一点的像，16—第一高度计，17—第二高度计。

具体实施方案

    下面将结合附图和实施例对本发明进行详细地说明。