[发明专利]一种面向末端稳定性的冂字型长探针装置

说明书

本发明公开了一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置，包括依次连接的长探针组件、调整机构和延长板；所述探针组件、调整机构及延长板整体呈冂字型结构；所述长探针组件用于对被测件基于光纤白光干涉测量原理进行测量；所述调整机构通过调整长探针组件的位姿以达到微调探针出光方向的目的；所述延长板可调节高度，以适应不同高度的被测物体。本发明冂字型长探针装置特有的几何机构，使得长探针组件的末端摆动幅度减小，提高了末端稳定性，最终可提高测量精度。

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，尤其涉及一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置。

背景技术

国防、航空航天、医学及光学等领域内精密性较高的设备或系统中，高加工精度的长管状零部件普遍存在，在很多情况下其内表面形貌会对系统的性能产生极大的影响。对长管状件内表面进行精确且稳定的测量，可有效确定零部件加工精度是否达标，也是提高加工精度的基础，对长管状件的精密加工具有重要意义。

光纤白光干涉测量技术是一种高精度非接触式光学测量技术，以其为基本原理对被测件内外表面进行测量，需要入反射光满足相应要求，因此通过对探针位姿进行调整实现对入反射光角度的调整，使入反射光条件达到测量要求是十分有必要的。

现有的接触式或非接触式高精度表面轮廓测量仪对长管状件内表面的测量能力较为不足，对于长管件则需要大行程位移台驱动长探针在管件轴线方向往复运动以实现对内表面的一次性完整测量，而细长杆状探针的末端稳定性差将会导致测量误差，因此通过结构优化设计提高探针末端稳定性对提高测量精度具有重要价值。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提出了一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案为：本发明实施例提供了一种末端稳定性较好的冂字型长探针装置，包括依次连接的长探针组件、调整机构和延长板；所述探针组件、调整机构及延长板呈冂字型结构；

所述长探针组件用于对被测物体基于光纤白光干涉测量原理进行测量；

所述调整机构用于调整长探针组件的位置；

所述延长板可调节高度，以适应不同高度的被测物体。

进一步地，冂字型长探针装置通过延长板安装在竖直位移台台面上。

进一步地，所述长探针组件包括探针外壳和光学元器件；其中，所述探针外壳包括底座及与其相连的且长度可调节的探针套筒；所述光学元器件包括单模光纤跳线、定焦准直器、垫圈、卡环、窗口片及离轴抛物面反射镜；所述单模光线跳线与定焦准直器连接；所述底座上设有截止台面，用于固定定焦准直器，使定焦准直器光束出射点与离轴抛物面反射镜光束入射点之间的距离接近定焦准直器的焦距；所述离轴抛物面反射镜固定于底座上；所述卡环将窗口片压紧在垫圈上，密封光学元器件。

进一步地，所述离轴抛物面反射镜绕其主体圆柱轴线的角度及其相对于底座安装面的距离应使出射光束的光轴尽量通过圆形窗口的圆心；离轴抛物面反射镜用于将光束进行聚焦，使探针出射光束在被测件表面的光斑直径尽量小。

进一步地，所述单模光线跳线用于传输测量臂光束，将携带光程信息的光信号反馈回白光干涉仪进行处理，其工作波长包含光源波长。

进一步地，所述定焦准直器用于实现光束的准直，使其对准波长与光源波长一致；其输出光束腰直径d可以根据下式估算：

其中，λ是所用光的波长，MFD是光纤模场直径，f是准直器的焦距；

其发散角θ_c可以根据下式估算：

其中，MFD是光纤模场直径，f是准直器的焦距。