[实用新型]一种基于光谱共焦位移测量技术的小孔内表面三维成像检测系统

权利要求书

1.一种基于光谱共焦位移测量技术的小孔内表面三维成像检测系统，包括由白光光源(1)、光纤耦合器(2)、光纤滑环(3)、垂直出光色散物镜(4)、光谱仪(5)组成的可旋转式90度出光光谱共焦位移测量系统，由直线位移平台控制器(6)、直线位移平台(7)、旋转平台控制器(8)、旋转平台(9)组成的三维机械扫描系统及计算机(10)，其特征在于，可旋转式90度出光光谱共焦位移测量系统测量得到由垂直出光色散物镜(4)组成的光谱共焦位移测量头距离孔内表面的径向位移，计算机(10)控制三维机械扫描系统带载光谱共焦位移测量头进行三维扫描，进而获得孔内表面三维点云信息，经计算机(10)三维点云数据处理，实现小孔高精度、非接触、自动化三维成像及孔径、孔光洁度、孔圆度信息高精度测量。

2.根据权利要求1所述的基于光谱共焦位移测量技术的小孔内表面三维成像检测系统，其特征在于：由垂直出光色散物镜(4)组成的光谱共焦位移测量头距离孔内表面的位移测量采用光谱共焦位移测量技术，光谱共焦位移测量系统由白光光源(1)、光纤耦合器(2)、光纤滑环(3)、90度出光色散物镜(4)、光谱仪(5)组成，测距原理如下：白光光源(1)发出的复色光耦合进光纤耦合器(2)，经光纤滑环(3)后在光纤端口可近似看做点光源出射，点光源经90度出光色散物镜(4)后产生光谱色散，在光轴上成像并形成一系列连续分布的对应不同光波长的聚焦光斑，当系列聚焦光斑范围内放置一被测物体，则色散光会被被测物体表面反射，反射光再次通过90度出光色散物镜(4)并成像于光纤端面，只有被测量物体表面位置满足共焦条件的单色光进入光纤端面的光通量最大，反射光经光纤滑环(3)、光纤耦合器(2)后到达光谱仪(5)，光谱仪(5)对反射光信号进行解谱并确定其光通量最大波长，以此反推被测物体表面与色散镜头之间的距离，从而实现位移测量，其中光纤滑环(3)解决光纤缠绕问题。

3.根据权利要求1所述的基于光谱共焦位移测量技术的小孔内表面三维成像检测系统，其特征在于：光谱共焦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，扫描系统由直线位移平台控制器(6)、直线位移平台(7)、旋转平台控制器(8)、旋转平台(9)组成，系统工作原理如下：直线位移平台控制器(6)控制直线位移平台(7)实现位移测量头的直线位移；旋转平台控制器(8)控制旋转平台(9)实现位移测量头的环向旋转；旋转平台安装于位移平台上，实现系统三维扫描。

4.根据权利要求1所述的基于光谱共焦位移测量技术的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。