專利名稱：一種光柵尺尺殼直線度的非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于直線度的光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種光柵尺尺殼直線度的非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
光柵尺的尺殼采用拉制鋁為材料，由鋁型材廠拉制生產(chǎn)完成。在拉制成型的過(guò)程中，尺殼的表面會(huì)出現(xiàn)彎曲變形，導(dǎo)致尺殼表面產(chǎn)生直線度誤差，此誤差對(duì)光柵尺的全長(zhǎng)累計(jì)誤差和小周期誤差都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，嚴(yán)重影響光柵尺的精度和質(zhì)量。現(xiàn)有的光柵尺尺殼直線度檢測(cè)多采用接觸式檢測(cè)方法，由于檢測(cè)頭自身存在一定誤差，并且在測(cè)量的過(guò)程中接觸產(chǎn)生的力導(dǎo)致尺殼的微小形變也會(huì)影響光柵尺尺殼檢測(cè)精度。因此，提高對(duì)光柵尺尺殼的檢測(cè)精度，對(duì)生產(chǎn)并篩選出精度合格的光柵尺具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有光柵尺尺殼直線度檢測(cè)多采用接觸式檢測(cè)方法，檢測(cè)頭自身存在一定誤差，同時(shí)在接觸測(cè)量的過(guò)程中接觸產(chǎn)生的力導(dǎo)致尺殼微小形變，嚴(yán)重影響光柵尺尺殼檢測(cè)精度的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種光柵尺尺殼直線度的非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下光柵尺尺殼直線度的非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置包括電腦、采集卡、CXD攝像頭、物鏡、光源、聚光鏡、鍍膜玻璃、直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾具和基座；光源、聚光鏡、鍍膜玻璃、物鏡、CCD攝像頭與直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)共同構(gòu)成光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)；夾具與基座固定連接，其將光柵尺尺殼夾緊并放置于鍍膜玻璃的下方，光柵尺尺殼與鍍膜玻璃的下表面平行，直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向與光柵尺尺殼平行；所述的鍍膜玻璃為平板玻璃，其下表面設(shè)有鍍膜的反射膜區(qū)和未鍍膜的非反射膜區(qū)，反射膜區(qū)與非反射膜區(qū)之間的分界線為直線；光源發(fā)出的檢測(cè)光經(jīng)聚光鏡匯聚以后，透過(guò)鍍膜玻璃的上表面并經(jīng)折射后照射到鍍膜玻璃的下表面上；照射在反射膜區(qū)上的入射光為第一入射光，照射在非反射膜區(qū)的入射光線為第二入射光；第一入射光被反射膜區(qū)反射后，經(jīng)鍍膜玻璃的上表面射出形成第一出射光；第二入射光從非反射膜區(qū)射出形成第二出射光，第二出射光經(jīng)光柵尺尺殼的反射后，從非反射膜區(qū)入射，再?gòu)腻兡げＡУ纳媳砻娉錾湫纬傻谌錾涔?；?jīng)聚光鏡匯聚后的出射光線為平行光，其入射到鍍膜玻璃上表面時(shí)的入射角為銳角；所述的物鏡將鍍膜玻璃的第一出射光和第三出射光分別匯聚到CXD攝像頭上，CCD攝像頭將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)后，經(jīng)采集卡儲(chǔ)存數(shù)據(jù)并同時(shí)在電腦上顯示圖像；第一出射光在電腦上成像為一條明亮的光帶；第三出射光在電腦上成像為一條灰暗的光帶；第一出射光與第三出射光之間的陰影區(qū)在電腦上成像為一條黑色帶。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置對(duì)光柵尺尺殼直線度進(jìn)行檢測(cè)，克服了傳統(tǒng)接觸式測(cè)量時(shí)因接觸受力導(dǎo)致尺殼微小形變進(jìn)而產(chǎn)生誤差的技術(shù)問(wèn)題，大幅度縮小了測(cè)量誤差對(duì)光柵尺的全長(zhǎng)累計(jì)誤差和小周期誤差所產(chǎn)生的影響，提高了光柵尺的檢測(cè)精度和質(zhì)量。


圖I是本發(fā)明光柵尺尺殼直線度的非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中的鍍膜玻璃的光路示意圖；圖3是本發(fā)明中的CXD攝像頭的成像示意圖；圖4是本發(fā)明中的鍍膜玻璃反射區(qū)和非反射區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖I所示，本發(fā)明光柵尺尺殼直線度的非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置包括電腦I、采集卡2、CXD攝像頭3、物鏡4、光源5、聚光鏡6、鍍膜玻璃7、直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)8、夾具10和基座11 ;光源5、聚光鏡6、鍍膜玻璃7、物鏡4、CCD攝像頭3與直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)8共同構(gòu)成光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)；夾具10與基座11固定連接，其將光柵尺尺殼9夾緊并放置于鍍膜玻璃7的下方，光柵尺尺殼9與鍍膜玻璃7的下表面平行，直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)8的運(yùn)動(dòng)方向與光柵尺尺殼9平行。如圖2至圖4所示，鍍膜玻璃7為透明平板玻璃，其下表面設(shè)有鍍膜的反射膜區(qū)7-1和未鍍膜的非反射膜區(qū)7-2，反射膜區(qū)7-1與非反射膜區(qū)7-2之間的分界線為直線；光源5發(fā)出的檢測(cè)光經(jīng)聚光鏡6匯聚，經(jīng)聚光鏡6匯聚后的出射光線為平行光，其入射到鍍膜玻璃7上表面時(shí)的入射角P I為銳角。經(jīng)聚光鏡6匯聚后的出射光線透過(guò)鍍膜玻璃7的上表面并經(jīng)折射后照射到鍍膜玻璃7的下表面上；照射在反射膜區(qū)7-1上的入射光為第一入射光a,照射在非反射膜區(qū)7-2的入射光線為第二入射光b ;第一入射光a被反射膜區(qū)7-1反射后，經(jīng)鍍膜玻璃7的上表面射出并形成第一出射光a-1 ;第二入射光b從非反射膜區(qū)7-2射出并形成第二出射光C，第二出射光c經(jīng)光柵尺尺殼9的反射后，從非反射膜區(qū)7-2入射，再?gòu)腻兡げＡ?的上表面出射并形成第三出射光d。物鏡4將鍍膜玻璃7的第一出射光a-1和第三出射光d分別匯聚到CXD攝像頭3上，CCD將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)后，經(jīng)采集卡2儲(chǔ)存數(shù)據(jù)并同時(shí)在電腦I上顯示圖像；第一出射光a-1在電腦I上成像為一條明亮的光帶A ;第三出射光d在電腦I上成像為一條灰暗的光帶D ;第一出射光a-1與第三出射光d之間的陰影區(qū)f在電腦I上成像為一條黑色帶F。應(yīng)用本發(fā)明的非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置對(duì)光柵尺尺殼的直線度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)8帶動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)沿光柵尺尺殼9的方向直線運(yùn)動(dòng),對(duì)光柵尺尺殼9的表面進(jìn)行掃描。通過(guò)電腦I對(duì)計(jì)算求得黑色帶F的寬度H，并反推求得CXD攝像頭3的入射端的陰影區(qū)f的寬度h3 ;根據(jù)光線的傳播原理和三角函數(shù)可知，該陰影區(qū)f在鍍膜玻璃7的下表面的寬度h2與h3為正弦三角函數(shù)關(guān)系，光柵尺尺殼9與鍍膜玻璃7下端面之間的距離hi是等腰直角三角形的高，由該直角三角形的底邊長(zhǎng)度h2即可以求得hi的高度。當(dāng)入射角P I保持為45°角時(shí)，hi的數(shù)值恰好等于h2數(shù)值的一半。在對(duì)尺殼表面進(jìn)行掃描時(shí)，連續(xù)求得并記錄全部hi的數(shù)值，若hi數(shù)值的變化率小于誤差率，則認(rèn)為光柵尺尺殼9的直線度符合要求。若hi數(shù)值的變化率大于誤差上限，說(shuō)明此時(shí)hi數(shù)值對(duì)應(yīng)的尺殼上有凹陷；反之，若hi數(shù)值的變化率小于誤差下限，說(shuō)明此時(shí)hi數(shù)值對(duì)應(yīng)的尺殼上有凸起?！?br> 權(quán)利要求
1.一種光柵尺尺殼直線度的非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于該檢測(cè)裝置包括電腦(I)、采集卡(2)、CCD攝像頭(3)、物鏡(4)、光源(5)、聚光鏡(6)、鍍膜玻璃(7)、直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)、夾具(10)和基座(11);光源(5)、聚光鏡(6)、鍍膜玻璃(7)、物鏡(4)、CCD攝像頭(3)與直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)共同構(gòu)成光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)；夾具(10)與基座(11)固定連接，其將光柵尺尺殼(9)夾緊并放置于鍍膜玻璃(7)的下方，直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)的運(yùn)動(dòng)方向與光柵尺尺殼(9)平行； 所述的鍍膜玻璃(7)為平板玻璃，其下表面設(shè)有鍍膜的反射膜區(qū)(7-1)和未鍍膜的非反射膜區(qū)(7-2)，反射膜區(qū)(7-1)與非反射膜區(qū)(7-2)之間的分界線為直線；光源(5)發(fā)出的檢測(cè)光經(jīng)聚光鏡(6)匯聚以后，透過(guò)鍍膜玻璃(7)的上表面并經(jīng)折射后照射到鍍膜玻璃(7)的下表面上；照射在反射膜區(qū)(7-1)上的入射光為第一入射光(a)，照射在非反射膜區(qū)(7-2)的入射光線為第二入射光(b);第一入射光(a)被反射膜區(qū)(7-1)反射后，經(jīng)鍍膜玻璃(7)的上表面射出形成第一出射光(a-Ι);第二入射光(b)從非反射膜區(qū)(7-2)射出形成第 二出射光(c)，第二出射光(c)經(jīng)光柵尺尺殼(9)的反射后，從非反射膜區(qū)(7-2)入射，再?gòu)腻兡げＡ?7)的上表面出射形成第三出射光(d)； 所述的物鏡(4 )將鍍膜玻璃(7 )的第一出射光(a-Ι)和第三出射光(d)分別匯聚到CCD攝像頭(3)上，CCD攝像頭(3)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)后，經(jīng)采集卡(2)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)并同時(shí)在電腦(I)上顯示圖像；第一出射光(a-Ι)在電腦(I)上成像為一條明亮的光帶(A);第三出射光(d)在電腦(I)上成像為一條灰暗的光帶(D);第一出射光(a-Ι)與第三出射光(d)之間的陰影區(qū)(f)在電腦(I)上成像為黑色帶(F)。
2.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于所述光柵尺尺殼(9)與鍍膜玻璃(7)的下表面平行。
3.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于所述經(jīng)聚光鏡(6)匯聚后的出射光線為平行光，其入射到鍍膜玻璃(7)上表面時(shí)的入射角為銳角。
全文摘要
光柵尺尺殼直線度的非接觸式光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)裝置屬于直線度的光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，該裝置包括電腦、采集卡、CCD攝像頭、物鏡、光源、聚光鏡、鍍膜玻璃、直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾具和基座。檢測(cè)光路中的光源發(fā)出的光由聚光鏡聚光后，經(jīng)鍍膜玻璃和尺殼表面的反射后，經(jīng)過(guò)物鏡在CCD上形成分界清晰的‘明暗明’相間的光帶。在檢測(cè)裝置沿尺殼長(zhǎng)度方向移動(dòng)的同時(shí)，測(cè)量暗帶的寬度，即可通過(guò)計(jì)算得出尺殼的直線性數(shù)據(jù)。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)接觸式測(cè)量時(shí)因接觸受力導(dǎo)致尺殼微小形變進(jìn)而產(chǎn)生誤差的技術(shù)問(wèn)題，大幅度縮小了測(cè)量誤差對(duì)光柵尺的全長(zhǎng)累計(jì)誤差和小周期誤差所產(chǎn)生的影響，提高了光柵尺的檢測(cè)精度和質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01B11/26GK102853784SQ20121031251
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者譚向全, 張吉鵬, 孫強(qiáng), 白晶, 張翼飛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所