[实用新型]一种光纤干涉式小孔内表面三维成像检测系统

权利要求书

1.一种光纤干涉式小孔内表面三维成像检测系统，包括由激光光纤干涉单元(1)、微型90度出光光学系统(2)、导电滑环(3)、干涉信号处理单元(4)组成的可旋转式90度出光激光光纤干涉位移测量系统，由相机(5)组成的表面光学成像系统，由旋转平台驱动器(6)、旋转平台(7)、直线位移平台驱动器(8)、直线位移平台(9)组成的三维机械扫描系统和计算机(10)，其特征在于，激光光纤干涉单元(1)发射激光，通过微型90度出光光学系统(2)垂直出射至待测小孔内表面，经表面反射后的激光耦合进微型90度出光光学系统(2)并沿原路返回至激光光纤干涉单元(1)，在其内部与参考光发生光干涉，干涉光电流信号经过导电滑环(3)送入干涉信号处理单元(4)从而获取孔内表面的起伏位移，结合相机(5)表面光学成像系统成像获取孔表面孔径信息，得到微型90度出光光学系统(2)距离孔内表面径向距离信息，计算机(10)通过旋转平台驱动器(6)和直线位移平台驱动器(8)分别控制旋转平台(7)和直线位移平台(9)实现可旋转式90度出光激光光纤干涉位移测量系统完成至上而下三维扫描检测，最终得到孔内表面三维点云信息，点云数据经计算机(10)点云处理算法处理后，即可实现小孔内表面形貌高精度、非接触、自动化三维成像及孔径、孔光洁度、孔圆度高精度测量。

2.根据权利要求1所述的一种光纤干涉式小孔内表面三维成像检测系统，其特征在于：微型90度出光光学系统(2)距离孔内表面径向距离信息的测量由激光光纤干涉单元(1)、微型90度出光光学系统(2)、导电滑环(3)、干涉信号处理单元(4)组成的可旋转式90度出光激光光纤干涉位移测量系统和由相机(5)组成的表面光学成像系统完成，激光光纤干涉位移测量系统测量小孔内表面起伏位移，相机表面光学成像系统拍摄测量得到微型90度出光光学系统(2)起始位置距小孔内表面的绝对距离，整合两系统测得的距离信息即可获取单点的微型90度出光光学系统(2)距离孔内表面径向距离信息。

3.根据权利要求1所述的一种光纤干涉式小孔内表面三维成像检测系统，其特征在于：可旋转式90度出光激光光纤干涉位移测量系统包括零差激光光纤干涉测距系统和外差激光光纤干涉测距系统两种类型，位移检测精度优于检测激光的半波长，其中代表性的激光光纤干涉测距系统有斐索激光光纤干涉系统和基于光纤3×3耦合器的激光光纤迈克尔逊干涉系统，其能够有效消除环境因素对系统带来的干扰，提高系统稳定性，实现高精度测量。

4.根据权利要求1所述的一种光纤干涉式小孔内表面三维成像检测系统，其特征在于：可旋转式90度出光激光光纤干涉位移测量系统中微型90度出光光学系统(2)由光纤准直器、90度出光反射镜及光纤引导细杆组成，可保证检测激光垂直入射小孔内表面，从而完成细长深孔的内表面检测，导电滑环(3)解决电缆缠绕问题。

5.根据权利要求1所述的一种光纤干涉式小孔内表面三维成像检测系统，其特征在于：相机表面光学成像系统中相机(5)为高分辨率工业相机，相机(5)拍摄小孔表面光学图像，图像经超分图像处理后，可得到微型90度出光光学系统(2)起始位置距小孔内表面的绝对距离，其精度在微米量级。

6.根据权利要求1所述的一种光纤干涉式小孔内表面三维成像检测系统，其特征在于：激光光纤干涉位移测量系统进行孔内表面三维扫描工作由三维机械扫描系统实现，扫描系统由旋转平台驱动器(6)、旋转平台(7)、直线位移平台驱动器(8)、直线位移平台(9)组成，旋转平台驱动器(6)控制旋转平台(7)实现的环向旋转，直线位移平台驱动器(8)控制直线位移平台(9)实现激光光纤位移测量单元的直线位移，旋转平台安装于位移平台上，在两个运动平台的配合工作下，实现系统三维扫描。

7.根据权利要求1所述的一种光纤干涉式小孔内表面三维成像检测系统，其特征在于：小孔内表面三维曲面重建由三维点云信息处理系统实现，系统由点云滤波、点云配准、点云插值、曲面重构几个处理过程构成。