一种基于边界微分和环境光自校准的激光测径仪

摘要

一种基于边界微分和环境光自校准的激光测径仪，是一种利用边界微分算法来解决边界信号的采集，采用环境光自校准算法来解决椭圆高斯光束的像散与表面衍射问题，采用限光孔来约束扫描转镜的抖动误差的激光扫描测径仪。本发明在一般光学实验室条件下就能搭建，能够实现高精度测径测厚，具有自校准、系统成本低，测量精度高等特点。

主权项

一种基于边界微分和扫描光自校准的激光测径仪的设计包括激光器、反射镜、扫描转镜、准直透镜、限光孔、光学透镜、校准工件和光电检测部件，其特征在于：激光器是一种电激励式的半导体激光器，供电电压为3‑5V直流电，输出功率为3‑5mW，发散角小于2mrad，激光器的出射激光平行于水平面向左，反射镜为光学反射镜，表面涂有全反射膜，共有两个，其中一个与入射激光的夹角为60°，另一个垂直水平线，置于第一个反射镜的右侧；扫描转镜是一种机械特性和光学特性较好的八面镀全反射膜的铍合金转镜，其各面的分度误差以及各面对转轴的倾斜公差在2″以内，各面对中心轴的偏离为0.003mm，平面度在λ/10以下，其中心转轴点在准直透镜的焦点上；准直透镜是一种fθ透镜，即满足像高等于焦距与发散角的乘积，其垂直放置于扫描转镜的右侧，两者重心之间的距离为准直透镜的焦距；限光孔是一种光传播通道，其最大高度略小于准直透镜的高度，最小高度大于待测工件的直径或厚度；光学透镜是一种光学特性较好的正透镜，其光轴与准直透镜的光轴在同一直线上；校准的工件是一直径或厚度已知的标准工件；光电检测部件是一种由光电二极管的组成的边界信号检测电路以及数据采集处理系统，光电二极管接收端在光学透镜的光轴上，两者之间的距离为焦距。