[发明专利]一种双向非接触式线径测量仪及方法在审
| 申请号： | 201910200560.4 | 申请日： | 2019-03-16 |
| 公开（公告）号： | CN109855552A | 公开（公告）日： | 2019-06-07 |
| 发明（设计）人： | 魏群;姜振海;秦建秋;迟宏伟;陈浩;郭训薇 | 申请（专利权）人： | 南京华群光电技术有限公司 |
| 主分类号： | G01B11/08 | 分类号： | G01B11/08 |
| 代理公司： | 南京理工大学专利中心 32203 | 代理人： | 薛云燕;孟睿 |
| 地址： | 210039 江苏省南京*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 线材 非接触式 测量 线径测量仪 准直激光器 衍射条纹 入射 狭缝 计算机 电信号传输 光信号转换 准直反射镜 测量光路 单缝衍射 光路对称 两条光路 双向自动 暗条纹 出射光 出射口 反射镜 光路 线径 相减 衍射 圆度 | ||
1.一种双向非接触式线径测量仪，其特征在于，测量光路由两条完全相同的光路对称形成，每一条光路分别包括准直激光器(2)、狭缝(3)、CCD相机(4)和平面反射镜(5)；
所述准直激光器(2)的出射光通过出射口的狭缝(3)后，发生夫琅禾费单缝衍射，入射到待测线材(1)上后再次发生衍射，然后经过准直反射镜(5)，使衍射条纹入射到CCD相机(4)；CCD相机(4)连接至计算机上，将接收到的衍射条纹的光信号转换成电信号传输至计算机，计算机根据测得的暗条纹间距和待测线材(1)到CCD相机(4)的距离，计算出待测线材(1)的直径；将两条光路的测量结果相减，并除以2得到待测线材(1)圆度的测量结果。
2.根据权利要求1所述的双向非接触式线径测量仪，其特征在于，所述准直激光器(2)波长为650nm。
3.根据权利要求1所述的双向非接触式线径测量仪，其特征在于，所述狭缝(3)的尺寸为2mm。
4.根据权利要求1所述的双向非接触式线径测量仪，其特征在于，所述CCD相机(4)，共5000个像素，像素大小为7um，波长响应范围为300nm～1100nm，CCD最大输出帧率为100帧/秒，AD采样速率为500KHz，采样深度为8Bit，总感光长度为35mm，采用同步触发输出端口。
5.一种双向非接触式线径测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，由两条完全相同的光路对称形成测量光路，每一条光路分别包括准直激光器(2)、狭缝(3)、CCD相机(4)和平面反射镜(5)；
步骤2，所述准直激光器(2)的出射光通过出射口的狭缝(3)后，发生夫琅禾费单缝衍射，入射到待测线材(1)上后再次发生衍射，然后经过准直反射镜(5)，使衍射条纹入射到CCD相机(4)；
步骤3，CCD相机(4)连接至计算机上，将接收到的衍射条纹的光信号转换成电信号传输至计算机，计算机根据测得的暗条纹间距和待测线材(1)到CCD相机(4)的距离，计算待测线材(1)的直径；
步骤4，将两条光路的测量结果求取均值得到待测线材(1)直径的双向测量结果。
6.根据权利要求5所述的双向非接触式线径测量方法，其特征在于，步骤2所述所述准直激光器(2)的出射光通过出射口的狭缝(3)后，发生夫琅禾费单缝衍射，满足以下条件：
asinθ＝kλ,k＝±1,±2···
其中，a为狭缝宽度，θ为衍射角度，k为条纹级数，λ为波长；I为光强分布，I0为最大光强；
当θ＝kπ时，I＝0，出现暗条纹，每一侧的暗条纹等间距。
7.根据权利要求5所述的双向非接触式线径测量方法，其特征在于，步骤3中所述计算待测线材(1)的直径，公式如下：
设第k级暗条纹到光轴的距离为x，则待测线材(1)的直径d为：
其中，s为暗条纹间距，L为待测线材到CCD相机(4)接收屏的距离。
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