[发明专利]一种基于数字全息干涉的发动机气缸内壁检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于数字全息干涉的发动机气缸内壁检测装置及方法，该装置包括双频激光器、扩束/准直光路、分光板、移相器、锥面反射镜及扫描运动装置、CCD相机以及上位机，其光学原理、器件、光路布置与泰曼‑格林干涉仪类似，不过引入了90°圆锥反射镜，将直线射入的光束变成辐向光束。该辐向测量光束照射在待测发动机内壁，形成环形光带，该光带即是参与干涉的待测面。通过引入扫描运动装置带动圆锥反射镜直线运动，从而完成整个内壁的检测。本发明测量精度高、实时性好，满足在线检测高效率的要求。本发明属于非接触测量，避免触头对内壁造成的刮擦划痕；面型测量，测量范围大、测量信息多等优点。

主权项

1.一种基于数字全息干涉的发动机气缸内壁检测方法，该方法利用基于数字全息干涉的发动机气缸内壁检测装置，包括双频激光器、扩束/准直光路、分光板、移相器、锥面反射镜及扫描运动装置、CCD相机以及上位机，将双频激光器、扩束/准直光路、分光板、移相器、CCD相机按照泰曼‑格林干涉仪的光学位置关系安装在光学平台上，使用透镜固定架将锥面反射镜安装在扫描运动装置上，保证锥面反射镜的轴线方向与扫描运动装置进给方向平行，且使由分光板反射的测量光束方向与锥面反射镜的轴线方向重合，双频激光器的作用是提供干涉光源；扩束/准直光路的作用是将光源扩束准直使光束直径足够大；分光板将光束分为测量光束和参考光束形成干涉；移相器的作用是完成四步移相，便于相位差的求取；CCD相机拍下干涉的全息图，便于数字处理；锥面反射镜的作用是将测量光束反射成辐向光束，已达到测量内壁的目的；扫描运动装置的作用是使角锥反射镜轴向步进，完成整个内壁的扫描测量，其特征在于：该方法步骤为：步骤1.在波长λ1下，一束激光被分光镜分为两路互相垂直的光束；步骤2.其中一路光束为参考光，其光程由压电陶瓷驱动的反射镜在一个波长范围内进行精密调整，以实现2π范围内的四步相移；步骤3.另一路光束为测量光束即物光，经锥面反射镜和待测内壁反射后回到分光器上；步骤4.参考光和物光在分光器上发生干涉，在参考光的四个相位下分别形成包含相位信息的全息图，被CCD相机拍摄并存储；步骤5.改变激光器波长λ2，重复步骤1‑4；步骤6.从全息图得到内壁上的点对应的光程差，并重建出三维形貌；步骤7.锥面反射镜做进深运动实现扫描，重复步骤1‑6。