用于砂輪表面形貌的檢測方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及應(yīng)用于光學(xué)表面形貌測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]砂輪的表面形貌不同于一般工程材料:一般工程材料的表面通常由某一種材質(zhì)構(gòu)成、且具有典型的統(tǒng)計(jì)特征或統(tǒng)計(jì)規(guī)律，而砂輪則是由樹脂或金屬結(jié)合劑將高硬度磨粒附著在其表面形成的開放式多孔結(jié)構(gòu)，這些磨粒通常為具有一定透明度的不規(guī)則多面體，形狀、大小不一，在砂輪表面的分布規(guī)律不確定，磨削過程中又會出現(xiàn)磨粒磨損、破碎、脫落等現(xiàn)象，再加上磨粒和結(jié)合劑在材質(zhì)、形態(tài)、顏色等方面存在極大的差異性等問題，導(dǎo)致砂輪的表面形貌非常復(fù)雜，是測量領(lǐng)域的典型測量難題之一。目前尚無專門針對砂輪表面形貌的測量儀器，已有測量方法在較好地獲取砂輪表面的高度信息或二維橫向信息，但是難以很好地表征砂輪表面的三維信息；同時，現(xiàn)有測量方法在進(jìn)行三維形貌測量時，受限于電機(jī)和工作臺的縱向掃描速度，導(dǎo)致測量速度無法進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于砂輪表面形貌的檢測方法與系統(tǒng)，其可很好地表征砂輪表面的三維信息，并極大地提高了針對砂輪表面形貌的測量效率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]用于砂輪表面形貌的檢測系統(tǒng)，包括沿光源發(fā)出光線的光路上依次設(shè)置的準(zhǔn)直透鏡、反射鏡、分光鏡和微透鏡陣列；待測砂輪對應(yīng)于微透鏡陣列的出射側(cè)設(shè)置，并在垂直于光軸的方向的一固定軸上做一維橫向移動，以及繞著此固定軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0006]所述微透鏡陣列是一個由直徑幾百微米、焦距十幾至幾十微米的小透鏡構(gòu)成的陣列。
[0007]用于砂輪表面形貌的檢測方法，將光源發(fā)出的光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡后照射在反射鏡表面，被反射后經(jīng)過分光鏡照射在微透鏡陣列表面，被微透鏡陣列色散、聚焦后形成色散光點(diǎn)陣列，并照射在待測砂輪表面；待測砂輪在垂直于光軸的方向的一固定軸上做一維橫向移動，以及繞著此固定軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使色散光點(diǎn)陣列對整個待測砂輪表面進(jìn)行掃描，在光軸方向上不做縱向掃描的前提下，獲得待測砂輪表面的三維幾何量信息。
[0008]采用上述方案后，與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0009]將微透鏡陣列作為并行光色散器件，所產(chǎn)生的色散光點(diǎn)陣列可同時對待測砂輪表面上的多點(diǎn)進(jìn)行垂直于光軸方向的橫向掃描，結(jié)合待測砂輪繞固定軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在無需沿光軸方向做縱向掃描的前提下獲得整個待測砂輪表面的三維幾何量信息。從而可很好地表征待測砂輪表面的三維信息，并極大地提高了針對砂輪表面形貌的測量效率。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明用于砂輪表面形貌的檢測系統(tǒng)，如圖1所示，包括沿光源I發(fā)出光線的光路上依次設(shè)置的準(zhǔn)直透鏡2、反射鏡3、分光鏡4和微透鏡陣列5。
[0012]待測砂輪6對應(yīng)于微透鏡陣列5的出射側(cè)設(shè)置，并在垂直于光軸的方向的一固定軸X上做一維橫向往復(fù)移動，以及繞著此固定軸X做正反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。作為一種優(yōu)選，此固定軸X可為待測砂輪6的中心軸。
[0013]分光鏡4分出的光路上依次設(shè)置有光闌7和CCD攝像機(jī)8，光闌7起著阻擋雜散光的作用，CCD攝像機(jī)8用于收集來自于待測砂輪6表面的反射光，并轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行后續(xù)處理。
[0014]本發(fā)明用于砂輪表面形貌的檢測方法，通過如下方案實(shí)現(xiàn):
[0015]光源I發(fā)出的光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡2后形成平行光，此平行光照射在反射鏡3的表面，被反射鏡3反射后經(jīng)過分光鏡4照射在微透鏡陣列5的表面，被微透鏡陣列5色散、聚焦后形成色散光點(diǎn)陣列51，并照射在待測砂輪6表面；待測砂輪6在垂直于光軸的方向的一固定軸X上做一維橫向往復(fù)移動，以及繞著此固定軸X做正反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使色散光點(diǎn)陣列51對整個待測砂輪6的表面進(jìn)行掃描，在光軸方向上不做縱向掃描的前提下，獲得待測砂輪6表面的三維幾何量信息。
[0016]微透鏡陣列5采用公知的微透鏡陣列，其是一個由直徑幾百微米、焦距十幾至幾十微米的小透鏡構(gòu)成的陣列，這些小透鏡可對光束進(jìn)行沿光軸方向上的色散及聚焦；所述色散是光束通過透鏡后，不同波長的光被聚焦在沿光軸方向的不同高度上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于砂輪表面形貌的檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括沿光源發(fā)出光線的光路上依次設(shè)置的準(zhǔn)直透鏡、反射鏡、分光鏡和微透鏡陣列；待測砂輪對應(yīng)于微透鏡陣列的出射側(cè)設(shè)置，并在垂直于光軸的方向的一固定軸上做一維橫向移動，以及繞著此固定軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于砂輪表面形貌的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述微透鏡陣列是一個由直徑幾百微米、焦距十幾至幾十微米的小透鏡構(gòu)成的陣列。3.用于砂輪表面形貌的檢測方法，其特征在于:將光源發(fā)出的光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡后照射在反射鏡表面，被反射后經(jīng)過分光鏡照射在微透鏡陣列表面，被微透鏡陣列色散、聚焦后形成色散光點(diǎn)陣列，并照射在待測砂輪表面；待測砂輪在垂直于光軸的方向的一固定軸上做一維橫向移動，以及繞著此固定軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使色散光點(diǎn)陣列對整個待測砂輪表面進(jìn)行掃描，在光軸方向上不做縱向掃描的前提下，獲得待測砂輪表面的三維幾何量信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于砂輪表面形貌的檢測方法與系統(tǒng)，系統(tǒng)包括沿光源發(fā)出光線的光路上依次設(shè)置準(zhǔn)直透鏡、反射鏡、分光鏡和微透鏡陣列；待測砂輪對應(yīng)于微透鏡陣列的出射側(cè)設(shè)置，并在垂直于光軸的方向的一固定軸上做一維橫向移動，以及繞著此固定軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。本發(fā)明將微透鏡陣列作為并行光色散器件，所產(chǎn)生的色散光點(diǎn)陣列可同時對待測砂輪表面上的多點(diǎn)進(jìn)行垂直于光軸方向的橫向掃描，結(jié)合待測砂輪繞固定軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在無需沿光軸方向做縱向掃描的前提下獲得整個待測砂輪表面的三維幾何量信息。從而可很好地表征待測砂輪表面的三維信息，并極大地提高了針對砂輪表面形貌的測量效率。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號】CN105091785
【申請?zhí)枴緾N201510500177
【發(fā)明人】余卿, 崔長彩, 易定容, 章明, 孔令華, 葉瑞芳, 范偉, 王寅, 李煌, 張勇貞
【申請人】華僑大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月14日