[发明专利]一种双向非接触式线径测量仪及方法

说明书

本发明公开了一种双向非接触式线径测量仪及方法。该线径测量仪的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、狭缝、CCD相机和平面反射镜。测量方法为：所述准直激光器的出射光通过出射口的狭缝后，发生夫琅禾费单缝衍射，入射到待测线材上后再次发生衍射，然后经过准直反射镜，使衍射条纹入射到CCD相机；CCD相机连接至计算机上，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到CCD相机的距离，计算待测线材的直径；将两条光路的测量结果相减，并除以2得到待测线材圆度的测量结果。本发明采用非接触式、双向自动测量的方式，具有测量方便、精度高的优点。

技术领域

本发明涉及线径测量技术领域，特别是一种双向非接触式线径测量仪及方法。

背景技术

目前硅晶切割主要采用金刚线切割，而金刚线的粗细均匀度对切割效果有直接影响，因此金刚石线生产结束后，线径测量是必要步骤。市场上金刚线测量主要采用手持式测径仪，通过千分尺进行读数。测量时检测人员跟随线的运动，边对准金刚线边使用手持式测径仪读数，进行接触式测量。因为金刚线的直径在微米级，接触式测量会对线本身造成弯折等影响，所以使用非接触式的测径仪十分必要。

现有的非接触式线径仪分为两类，一类是通过激光照射待测线材后，通过光学系统使得图像被光电传感器接收；一类是通过激光扫描测量。

中国专利CN20150560223.8公开了一种单向激光扫描大口径测径仪，该测径仪测量时需要马达带动八面镜旋转，将激光转换成平行光后经过一套光学系统被光电接收管接收。但是，该测径仪对马达的稳定性要求高，光学系统成本高，单向测量精确度低。

中国专利CN201620290647.7公开了一种手动将待测件放入测试区的激光测径仪，该测径仪需要人工将固定有待测线材的夹具放置到待测区域的导轨上后，方可进行测量，因此测量步骤繁琐、人工成本高，并且人为因素会对测量精度产生影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够进行自动测量、测量精度高的双向非接触式线径测量仪及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种双向非接触式线径测量仪，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、狭缝、CCD相机和平面反射镜；

所述准直激光器的出射光通过出射口的狭缝后，发生夫琅禾费单缝衍射，入射到待测线材上后再次发生衍射，然后经过准直反射镜，使衍射条纹入射到CCD相机；CCD相机连接至计算机上，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到CCD相机的距离，计算出待测线材的直径；将两条光路的测量结果求取均值得到待测线材直径的双向测量结果。

进一步地，所述准直激光器波长为650nm。

进一步地，所述狭缝的尺寸为2mm。

进一步地，所述CCD相机，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。

一种双向非接触式线径测量方法，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、狭缝、CCD相机和平面反射镜；

步骤2，所述准直激光器的出射光通过出射口的狭缝后，发生夫琅禾费单缝衍射，入射到待测线材上后再次发生衍射，然后经过准直反射镜，使衍射条纹入射到CCD相机；

步骤3，CCD相机连接至计算机上，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到CCD相机的距离，计算待测线材的直径；