[发明专利]内外腔表面粗糙度高精度测量光路结构及自动化测量系统

权利要求书

1.一种内外腔表面粗糙度高精度无损测量光路结构，其特征在于，所述无损测量光路结构包括集成光路(14)和潜望镜式转折光路(15)，所述集成光路(14)包括白光光源(1)、第一分束镜(4)和相机(3)，第一分束镜(4)将一部分光出射至潜望镜式转折光路(15)内，所述潜望镜式转折光路(15)内设有若干平面反射镜，用于将分束镜出射的光反射至潜望镜式转折光路(15)的末端，所述潜望镜式转折光路(15)包括水平镜筒和竖直镜筒，且水平镜筒和竖直镜筒的长度比值与待测部件的长径比相适应，所述潜望镜式转折光路(15)的末端连接有Mirau干涉物镜(10)，所述Mirau干涉物镜(10)用于将光束出射到待测的部件内外腔上；

所述相机(3)设置在所述分束镜的反射光路上，部件内外腔表面反射的测量光与Mirau干涉物镜(10)中的参考光发生干涉，产生的干涉图像由相机(3)拍摄获取；

所述无损测量光路结构用于对半封闭椭球壳腔体底部内表面或者半封闭椭球壳腔体碗形内表面进行测量；

结合半封闭椭球壳腔体底部内表面或者半封闭椭球壳腔体碗形内表面的曲率半径R值，调整潜望镜式转折光路（15）的水平长度L与竖直长度H，实现对不同长宽比的部件内外腔表面粗糙度测量，其中，潜望镜式转折光路（15）的水平长度L小于待测内外腔部件曲率直径2R，竖直长度H小于待测内外腔部件曲率直径2R。

2.根据权利要求1所述的内外腔表面粗糙度高精度无损测量光路结构，其特征在于，所述集成光路(14)包括设置在所述白光光源(1)出射端的准直结构，用于对白光光源(1)的出射光线进行准直。

3.根据权利要求2所述的内外腔表面粗糙度高精度无损测量光路结构，其特征在于，所述Mirau干涉物镜(10)包括自潜望镜式转折光路(15)的末端朝向部件内外腔表面的方向依次设置的第一透镜(7)、参考镜(8)和第二分束镜(9)，所述第二分束镜(9)用于将一部分光束出射至部件内外腔表面上，将另一部分光束反射到参考镜(8)上，所述参考镜(8)用于与所述第二分束镜(9)相匹配，将部件内外腔表面的反射光与参考光发生干涉。

4.根据权利要求3所述的内外腔表面粗糙度高精度无损测量光路结构，其特征在于，所述潜望镜式转折光路(15)的末端通过压电陶瓷(5)与Mirau干涉物镜(10)相连，所述压电陶瓷(5)用于带动Mirau干涉物镜(10)进行移相运动；所述压电陶瓷(5)为中空结构且其两端均设有固定螺纹分别用于与潜望镜式转折光路(15)的末端和所述Mirau干涉物镜(10)固定连接；所述Mirau干涉物镜(10)的长度大于压电陶瓷(5)的宽度，以使部件内外腔表面任一点均无法触碰到压电陶瓷(5)。

5.根据权利要求4所述的内外腔表面粗糙度高精度无损测量光路结构，其特征在于，所述潜望镜式转折光路(15)与集成光路(14)可拆卸式连接，潜望镜式转折光路(15)外套设有若干个圆柱或方柱形式进行封装成镜筒，若干镜筒之间可拆卸式连接。

6.根据权利要求5所述的内外腔表面粗糙度高精度无损测量光路结构，其特征在于，所述潜望镜式转折光路(15)内设有与第一分束镜(4)对应设置的第一平面镜(6)，第一平面镜(6)与入射光路呈45度角设置，第一分束镜(4)将一部分光出射至第一平面镜(6)，经由第一平面镜(6)反射至Mirau干涉物镜(10)；所述第一平面镜(6)用于接收部件内外腔表面的反射光与参考光生成的干涉光，并将其反射至第一分束镜(4)，所述第一分束镜(4)和相机(3)之间设有第二透镜，第二透镜用于将第一分束镜(4)射出的光进行汇聚并传输至相机(3)。