外差干涉测量系统调焦的定心方法的研究-光学精密工程.PDFVIP

第6卷　第4期 光学　精密工程 . 6, . 4 V o l N o 1998年8月 O P T IC S AN D PR EC IS ION EN G IN EER IN G A u gu st, 1998 外差干涉测量系统调焦的定心方法的研究 于瀛洁　　李鹏生　　强锡富 ( 哈尔滨工业大学机电学院　　哈尔滨　15000 1) ( ) 　　摘要　对光学系统进行调焦和确定旋转工作台的中心 本文称为定心 对许多测 量系统来说是一个共性问题。本文结合一外差干涉测量系统, 提出了一种简单易行的调 焦和定心的方法, 并对调焦和定心达到的精度进行了分析。 关键词　　外差干涉　调焦　定心 1　引　　言 　　大多数用光学非接触法进行测量的系统, 在开始测量前都需要对光学系统进行调焦; 对于 ( 一些具有精密转台的测量系统, 往往需要确定转台旋转中心相对于某一标记的位置 本文称为 ) 定心 。因此, 对光学系统进行调焦和对转台进行定心是一个共性问题。本文针对一用于测量表 面粗糙度参数和三维形貌的外差干涉测量系统, 提出了一种对光学系统进行调焦和对转台进 行定心的方法。 用于测量表面粗糙度参数和三维形貌的外差干涉测量系统如图1所示。由于测量需要, 要 求对光学系统进行调焦, 使被测表面位于物镜的焦平面上; 同时需要对转台进行定心, 确定其 旋转中心相对于被测表面上一个光点的位置。本文针对此测量系统提出了一个采用CCD 摄像 技术进行调焦和定心的方法。 2　调焦和定心方法 　　图2为调焦和定心所采用的装置示意图。用一块不透光的挡片遮住从光学系统出射的一束 光, 另一束光射在硫酸纸上。此硫酸纸用一支架张紧支在旋转工作台上, 在硫酸纸下面的工作 台上放一CCD 摄像机。射在硫酸纸上的光形成一个光斑, 在CC 像面上得到这一光斑所成的 [ 1 ] 像。光斑的中心坐标通过质心计算法求得 。设某个光斑由n 个像素组成, 每个像素都对应确 定的空间坐标x i , y i 及灰度传值 P (x i , y i ) , 则该光斑的质心坐标为 收稿 日期: 1998- 04- 06 112 光学　精密工程 6卷 1. 　2. 4　3. 　4. 　5. 　6. la ser dow n side te le scop e reflecto r po lar izer len s 7. p ho todetecto r　8. w o lla ston p r ism 　9. m icro scop e object ive　10. sam p le 11. ro tary tab le　12. m ovab le tab le　13. m ark 　14. p rox im ity sw itch F ig. 1　Sch em at ic o f th e h eterodyn e in terferen ce m ea su rem en t sy stem n n x P (x , y