一種共聚焦激光測量方法技術

本發明專利技術公開了一種共聚焦激光測量方法，光束沿著球頭接觸面半徑從內向外、按照不同半徑的同心圓等步長測量，獲得一組數據：（x,y,depth），畫出三維模擬圖。本發明專利技術的有益效果是：利用共聚焦點模擬測量球頭形狀，采用球面等高線分層掃描的方式，形成與標準測量球頭一致的形狀對工件表面測量，形成與標準測量球頭完全一致的測量接觸面，其測量方法能夠應用于非光滑表面，并在基準溯源的標準下實現測量數據的一致。

A confocal laser measurement method

The invention discloses a confocal laser measurement method, the beam radius ball contact surface from the inside out, according to the different radius of concentric circle step measurement, obtain a set of data: (x, y, depth), draw a three-dimensional simulation map. The invention has the advantages that the simulation measure ball shape by using CO focus, using the spherical contour scanning mode, the formation and standard measure ball shape consistent on the workpiece surface measurement, measurement and measurement standard form contact ball head completely consistent, the measuring method can be applied to non smooth surface, and achieve the measurement the consistency of data in the reference traceable standards.

【技術實現步驟摘要】
一種共聚焦激光測量方法
本專利技術涉及共聚焦激光測量
，特別是一種共聚焦激光測量方法。
技術介紹
現有共聚焦技術僅能應用于光滑表面，而在非光滑表面應用時測量數據在與溯源基準靜態比較時數據不等，因此，帶來基準溯源誤差。其主要原因是非光滑表面的粗糙度的影響，光斑直徑太小，而基準球頭較大，在表面不光滑的情況下，兩者數據形成差異。傳統探針是一個球頭，通常0.5-3mm不等，在測量時接觸面遠遠大于共聚焦光點，在非光滑表面的測量時，由于球頭接觸的點為表面峰值的集合，共聚焦測量光點在U級，常常測量時會在表面的峰值和谷底。在兩種測量對比時，產生誤差。因此，在以球頭探針計量溯源時無法同一。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種能夠應用于非光滑表面并在基準溯源的標準下實現測量數據的一致共聚焦激光測量方法。本專利技術的目的通過以下技術方案來實現：一種共聚焦激光測量方法，光束沿著球頭接觸面半徑從內向外、按照不同半徑的同心圓等步長測量，獲得一組數據：(x,y,depth)，畫出三維模擬圖。進一步的，所述的光束沿著球頭接觸面半徑從內向外，按照不同半徑的同心圓等步長測量，獲得一組數據：(x,y,depth)的具體操作步驟為：S1、設同心圓半徑r的值域范圍為[0,r]，原點坐標(x,y)設為(0，0)，采樣步長為step；S2、計算所有的采樣半徑列表radius；S3、添加原點至采樣列表Pos；S4、循環每個采樣半徑：計算采樣步數：steps，計算旋轉角度：curve，生成采樣偏轉角度列表s，計算該半徑下所有采樣點坐標集合(x，y)＝(r*sin(s),r*cos(s))，將(x,y)添加至Pos；按照半徑步長a，圓周步長b，進行采樣測量值(depth)，采樣點的值使用正態分布模擬生成；S5、基于以上采樣數據再概率密度估計：基于采樣數據集(depth)，數據集大小為n，使用Parzen窗法生成depth的概率密度分布函數。設depth＝{d1，d2，...，dn},Parzen窗概率密度估計方法如下：窗寬度選擇為hn,以值x為中心，窗中包含的樣本個數為：估計的概率密度函數為：其中核函數采用高斯核：使用步驟S5中方法模擬生成測量數據。本專利技術具有以下優點：本專利技術利用共聚焦點模擬測量球頭形狀，采用球面等高線分層掃描的方式，形成與標準測量球頭一致的形狀對工件表面測量，形成與標準測量球頭完全一致的測量接觸面，其測量方法能夠應用于非光滑表面，并在基準溯源的標準下實現測量數據的一致。附圖說明圖1為本專利技術的原理示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步的描述：一種共聚焦激光測量方法，光束沿著球頭接觸面半徑從內向外、按照不同半徑的同心圓等步長測量，如圖1所示，獲得一組數據：(x,y,depth)，畫出三維模擬圖。進一步的，所述的光束沿著球頭接觸面半徑從內向外，按照不同半徑的同心圓等步長測量，獲得一組數據：(x,y,depth)的具體操作步驟為：S1、設同心圓半徑r的值域范圍為[0,r]，原點坐標(x,y)設為(0，0)，采樣步長為step；S2、計算所有的采樣半徑列表radius；S3、添加原點至采樣列表Pos；S4、循環每個采樣半徑：計算采樣步數：steps，計算旋轉角度：curve，生成采樣偏轉角度列表s，計算該半徑下所有采樣點坐標集合(x，y)＝(r*sin(s),r*cos(s))，將(x,y)添加至Pos；按照半徑步長a，圓周步長b，進行采樣測量值(depth)，采樣點的值使用正態分布模擬生成；S5、基于以上采樣數據再概率密度估計：基于采樣數據集(depth)，數據集大小為n，使用Parzen窗法生成depth的概率密度分布函數。設depth＝{d1，d2，...，dn},Parzen窗概率密度估計方法如下：窗寬度選擇為hn,以值x為中心，窗中包含的樣本個數為：估計的概率密度函數為：其中核函數通常采用高斯核：使用步驟S5中方法模擬生成測量數據。在測量圓柱齒輪單參數偏差的公差時，傳統的齒輪測量中心采用球頭式探針對表面進行接觸式測量，由于球頭式探針的直徑一般都大于1mm以上，而本專利技術的共聚焦測量(傳統的只能用在光滑表面和鏡面)是一束光斑照射在被測物體表面，光斑直徑一般在u級，它具有非接觸測量，測量速度快等優點。本測量實例的共聚焦光斑為8u。因此，在測量齒輪表面時，由于金屬加工表面微觀的不平，傳統測頭接觸的被測面遠遠大于共聚焦的光斑，接觸面往往是被測面的一組高點，而共聚焦測量由于測點小，測量點有時是低點或高點。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種共聚焦激光測量方法，其特征在于：光束沿著球頭接觸面半徑從內向外、按照不同半徑的同心圓等步長測量，獲得一組數據：(x,y,depth)，畫出三維模擬圖。

【技術特征摘要】
1.一種共聚焦激光測量方法，其特征在于：光束沿著球頭接觸面半徑從內向外、按照不同半徑的同心圓等步長測量，獲得一組數據：(x,y,depth)，畫出三維模擬圖。2.根據權利要求1所述的一種共聚焦激光測量方法，其特征在于：所述的光束沿著球頭接觸面半徑從內向外，按照不同半徑的同心圓等步長測量，獲得一組數據：(x,y,depth)的具體操作步驟為：S1、設同心圓半徑r的值域范圍為[0,r]，原點坐標(x,y)設為(0，0)，采樣步長為step；S2、計算所有的采樣半徑列表radius；S3、添加原點至采樣列表Pos；S4、循環每個采樣半徑：計算采樣步數：steps，計算旋轉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張曉崗，呂守濤，李凱，謝永強，
申請(專利權)人：成都茵普精密機械有限公司，
類型：發明
國別省市：四川,51