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专利号: 201910202165X
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种覆切削液的工件表面微观形貌测量装置,其特征是:包括激光器(1)、准直透镜(2)、激光耦合器(3)、透镜Ⅰ(4)、透镜Ⅱ(5)、透镜Ⅲ(6)、Y形光纤(7)、光纤耦合器(8)、光谱仪(9)、长波通滤波片(10)、计算机(11)、X轴运动台(13)、Y轴运动台(14)、Z轴运动台(15)以及运动控制器(16),所述激光器(1)出射光束进入准直透镜(2)进行准直后,经激光耦合器(3)耦合并通过Y形光纤(7)进入光纤耦合器(8)输出激光,激光通过由透镜Ⅰ(4)和透镜Ⅱ(5)组成的光纤共焦光路,聚焦于工件样品(12)表面,样品(12)的表面覆有切削液,切削液经激光照射激发出荧光,荧光经光纤共焦光路和光纤耦合器(8)返回Y形光纤(7),经透镜Ⅲ(6)进行聚焦,经长波通滤波片(10)滤除激光波长后,进入光谱仪(9);所述光谱仪(9)与计算机(11)连接;所述X轴运动台(13)与Y轴运动台(14)连接,Y轴运动台(14)与Z轴运动台(15)连接,且X轴运动台(13)、Y轴运动台(14)以及Z轴运动台(15)均通过连接线与运动控制器(16)连接;所述运动控制器(16)与计算机(11)连接。

2.根据权利要求1所述的一种覆切削液的工件表面微观形貌测量装置,其特征是:所述激光器(1)为半导体激光器。

3.根据权利要求1所述的一种覆切削液的工件表面微观形貌测量装置,其特征是:所述Y轴运动台(14)和Z轴运动台(15)均为运动精度为纳米分辨率的运动台。

4.一种覆切削液的工件表面微观形貌测量方法,其特征是:应用权利要求1所述的一种覆切削液的工件表面微观形貌测量装置,包括以下步骤,且以下步骤顺次进行,步骤一、通过计算机(11)向运动控制器(16)发送运动指令信号,控制X轴运动台(13)和Y轴运动台(14)移动至样品(12)的表面采样点处,控制Z轴运动台(15)移动至初始Z向位置;

步骤二、打开激光器(1)和光谱仪(9)、通过计算机(11)向运动控制器(16)发送运动指令信号,控制Z轴运动台(15)进行Z向扫描,计算机(11)采集光谱仪(9)传输的荧光光谱检测信号,并记录激光焦点到切削液表面的Z向位置和激光焦点到切削液与工件交界面的Z向位置;

步骤三、通过所述步骤二光谱仪(9)采集的荧光光谱检测信号计算切削液厚度dm;

步骤四、通过所述步骤三获得的切削液厚度,计算实际样品(12)表面切削液厚度dr;

步骤五、通过步骤二记录的Z向位置和步骤三计算获得的切削液厚度,计算采样点的相对高度;

步骤六、重复步骤一到步骤五,完成样品(12)表面所有采样点的高度计算,建立样品(12)表面的高度矩阵图;

步骤七、对步骤六获得的工件表面的高度矩阵图做插值计算,获得样品(12)表面微观形貌图。

5.根据权利要求4所述的一种覆切削液的工件表面微观形貌测量方法,其特征是:所述步骤四中计算实际样品(12)表面切削液厚度dr的计算方法为,其中,n1为大气折射率,n2为切削液折射率。

6.根据权利要求4所述的一种覆切削液的工件表面微观形貌测量方法,其特征是:所述步骤七中的插值计算法为立方插值计算方法。