用于数控机床在位测量的非接触三维光学测头及测量方法

摘要

本发明公开了一种用于数控机床在位测量的非接触三维光学测头及测量方法，其特征是由影像测量系统和聚焦定位系统构成非接触三维光学测头；首先采用像散法对影像测量系统进行聚焦判断，确定测量平面，同时实现非接触三维光学测头的Z轴方向定位，获得工件表面特征点的Z轴方向定位值；然后采用影像投影测量中的表面测量法对工件位于测量平面上的基本几何元素进行二维影像测量，得到工件表面特征点的二维平面坐标值；再将二维平面坐标值结合Z轴方向定位值获得工件表面特征点的三维空间坐标值。本发明可以高效地对数控机床加工工件的几何尺寸进行高精度的在位测量，有效缩短产品的制造周期、保障产品质量。

主权项

用于数控机床在位测量的非接触三维光学测头，其特征是由影像测量系统(1)和聚焦定位系统(2)构成；所述影像测量系统(1)是在沿着第一竖直光轴线的方向上，在一密闭筒体(3)中，从下而上依次设置为被测工件(5)、LED显微镜环形光源(6)、显微物镜(7)、立方体分光镜(8)、第一线偏振镜(9)、镜筒透镜(10)和工业CCD相机(11)；在所述立方体分光镜(8)所在位置的第一水平光轴线上设置第二线偏振镜(12)；所述聚焦定位系统(2)是在一方形壳体(4)中，以反射镜(14)与第二线偏振镜(12)同设在第一水平光轴线上，在所述反射镜(14)和第二线偏振镜(12)之间设置准直透镜(13)；在所述反射镜(14)所在位置的第二竖直光轴线上，自反射镜(14)起依次设置分光镜(15)、柱面像散透镜(16)和四象限探测器(17)；在所述分光镜(15)所在位置的第二水平光轴线上，自分光镜(15)起依次设置光栅(18)和半导体激光器(19)。