[实用新型]一种垂直扫描测量白光干涉测头

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量装置技术领域，具体地说是涉及一种垂直扫描测量白光干涉测头，该测头可用于大量程垂直扫描三维表面形貌光学轮廓测量仪。

背景技术

随着科学技术的发展与进步，对零件表面精度测量的要求也越来越高，先进的检测技术已经被各个国家高度重视并广泛应用。表面形貌测量可以根据是否与被测物体接触分为接触式和非接触式两大类。垂直扫描白光干涉测量法是一种十分重要的表面形貌测量方法，具有非接触、大量程的优点，且可进行三维测量，在表面测量领域有着十分广泛的应用。

现有技术中公开了一种白光干涉光学轮廓仪，其存在的弊端是，该光学轮廓仪结构非常复杂，且测头与垂直扫描测量装置及位移计量装置是分离的，因此，测量精度较低；此外，由于其采用Linnik型干涉显微镜，对外界的振动干扰和气流的影响比较敏感，抗干扰性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，为解决现有技术中存在的问题提供一种垂直扫描测量白光干涉测头，该测头自带垂直运动部件和位移计量系统，结构更加简单紧凑，能够达到较高测量精度。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种垂直扫描测量白光干涉测头，包括白光显微干涉装置、垂直运动装置、双光栅位移计量装置、图像采集系统、信号处理系统和计算机控制系统；

所述白光显微干涉装置包括用于发出光束的照明光路、用于接收光束并产生干涉条纹的显微干涉组件和用于摄像并能够呈现出白光干涉图像的CCD图像拾取组件；显微干涉组件包括Mirau干涉显微镜，白光干涉图像经图像采集系统采集后，输送至计算机控制系统；

所述垂直运动装置包括垂直运动组件，其包括外平台和设置在外平台内的能够沿与待测工件表面平行的方向作微运动的内平台，Mirau干涉显微镜与内平台固定连接；垂直运动组件上还设有压电陶瓷，压电陶瓷在压电陶瓷微位移器驱动电源的驱动下能够带动内平台作微运动，从而带动Mirau干涉显微镜运动，完成对待测工件表面的垂直扫描测量，压电陶瓷微位移器驱动电源由计算机控制系统控制；所述双光栅位移计量装置与内平台固定连接，双光栅位移计量装置在内平台的驱动下产生周期移动的干涉条纹并传输至信号处理系统，信号处理系统进行处理后得到垂直运动组件的内平台的实时位移，并传输至计算机控制系统；

计算机控制系统通过处理白光干涉图像和垂直运动组件的内平台的位移，得到待测工件表面的三维形貌。

作为进一步地改进，所述照明光路包括白光光源、光源支架、第一照明光路镜筒、第二照明光路镜筒、照明光路镜筒支架、照明光路支承板、透镜组、孔径光阑、视场光阑、第一反射镜和第一透镜；所述白光光源固设在光源支架上，光源支架与第一照明光路镜筒的一端可拆卸固定连接，第一照明光路镜筒的另一端与第二照明光路镜筒的一端可拆卸固定连接，第二照明光路镜筒的另一端固设在照明光路镜筒支架上，照明光路镜筒支架固设在照明光路支承板上，照明光路镜筒支架的侧面开设有通孔A，透镜组安装在第一照明光路镜筒内，孔径光阑和视场光阑从上往下依次安装在第二照明光路镜筒内，第一反射镜设置在照明光路镜筒支架内，第一透镜安装在照明光路镜筒支架内部靠近通孔A的位置，照明光路支承板安装在垂直运动组件一侧。

作为进一步地改进，所述显微干涉组件还包括显微镜支架、第二反射镜和分光镜，Mirau干涉显微镜固设在显微镜支架上，显微镜支架与内平台固定连接，在压电陶瓷驱动内平台运动时，显微镜支架跟随内平台同步运动，从而带动Mirau干涉显微镜运动，完成对待测工件表面的垂直扫描测量；所述垂直运动组件上开设有矩形槽，第二反射镜安装在矩形槽内部的上端，分光镜安装在矩形槽内部的下端，第一透镜的光轴经过分光镜的中心点。

作为进一步地改进，所述CCD图像拾取组件包括CCD相机、CCD相机架、第二透镜、第三反射镜、图像拾取光路镜筒、图像拾取光路镜筒支架和图像拾取光路支撑板，图像拾取光路镜筒支架的侧面开设有通孔B，CCD相机固设在CCD相机架的一端，CCD相机架的另一端与图像拾取光路镜筒的一端可拆卸固定连接，图像拾取光路镜筒的另一端固设在图像拾取光路镜筒支架上，图像拾取光路镜筒支架固设在图像拾取光路支撑板上，透镜安装在图像拾取光路镜筒内，第三反射镜安装在图像拾取光路镜筒支架内，第三反射镜的反射面与第二反射镜的反射面相对安装，图像拾取光路支撑板安装在垂直运动组件另一侧。