非接触式光谱共焦

靶丸内表面轮廓是激光核聚变靶丸关键参数之一，需要进行精密检测。本文基于白光共焦光谱和精密气浮轴系，分析了靶丸内表面轮廓测量的基本原理，并建立了相应的白光共焦光谱测量方法。同时，作者还搭建了靶丸内表面轮廓测量实验装置，并利用靶丸光学图像的辅助调心方法，实现了靶丸内表面低阶轮廓的精密测量，获得了准确的靶丸内表面轮廓曲线。作者在实验中验证了测量结果的可靠性，并进行了不确定度分析，结果表明，白光共焦光谱能够实现靶丸内表面低阶轮廓的精密测量。光谱共焦位移传感器在微机电系统、医学、材料科学等领域中有着广泛的应用。非接触式光谱共焦

三坐标测量机是加工现场常用的高精度产品尺寸及形位公差检测设备，具有通用性强，精确可靠等优点。本文面向一种特殊材料异型结构零件内曲面的表面粗糙度测量要求，提出一种基于高精度光谱共焦位移传感技术的表面粗糙度集成在线测量方法，利用工业现场常用的三坐标测量机平台执行轮廓扫描，并记录测量扫描位置实时空间横坐标，根据空间坐标关系，将测量扫描区域的微观高度信息和扫描采样点组织映射为微观轮廓，经高斯滤波处理和评价从而得到测量对象的表面粗糙度信息。高精度光谱共焦光谱共焦技术的研究对于相关行业的发展具有重要意义；

客户一直使用洁净室中的激光测量设备来检查对齐情况，但每个组件的对齐检查需要大约十分钟，时间太长了。因此，客户要求我们开发一种特殊用途的测试和组装机器，以减少校准检查所需的时间。现在，我们使用机器人搬运系统将阀门、阀瓣和销组件转移到专门的自动装配机中。为了避免由于移动机器人的振动引起的任何测量干扰，我们将光谱共焦位移传感器安装在单独的框架和支架上，尽管仍然靠近要测量的部件。该机器已经经过测试和验证。

靶丸内表面轮廓是激光核聚变靶丸的关键参数，需要精密检测。本文首先分析了基于白光共焦光谱和精密气浮轴系的靶丸内表面轮廓测量基本原理，建立了靶丸内表面轮廓的白光共焦光谱测量方法。此外，搭建了靶丸内表面轮廓测量实验装置，建立了基于靶丸光学图像的辅助调心方法，实现了靶丸内表面轮廓的精密测量，获得了准确的靶丸内表面轮廓曲线;对测量结果的可靠性进行了实验验证和不确定度分析，结果表明，白光共焦光谱能实现靶丸内表面低阶轮廓的精密测量.光谱共焦位移传感器的工作原理是通过激光束和光纤等光学元件实现的。

本文提出了一种基于高精度光谱共焦位移传感技术的表面粗糙度集成在线测量方法，适用于一种特殊材料异型结构零件内曲面的表面粗糙度测量要求。该方法利用三坐标测量机平台对零件进行轮廓扫描，并记录测量扫描位置的空间横坐标，然后根据空间坐标关系，将微观高度信息和采样点组合成微观轮廓，通过高斯滤波和评价得到表面粗糙度信息。三坐标测量机具有通用性强、精度可靠，自动化程度高等优点，这种方法可以实现在线测量，提高测量效率和精度。  光谱共焦技术可以对材料表面和内部进行非接触式的检测和分析；非接触式光谱共焦工厂

光谱共焦技术可以实现高分辨率的成像和分析；非接触式光谱共焦

本文通过对比测试方法，考核了基于白光共焦光谱技术的靶丸外表面轮廓测量精度。图5(a)比较了原子力显微镜轮廓仪和白光共焦光谱轮廓仪测量曲线，二者低阶轮廓整体相似性高，但在靶丸赤道附近的高频段轮廓测量上存在一定的偏差。此外，白光共焦光谱的信噪比也相对较低，只适合测量靶丸表面低阶的轮廓误差。图5(b)比较了原子力显微镜轮廓仪测量数据和白光共焦光谱轮廓仪测量数据的功率谱曲线，发现两种方法在模数低于100的功率谱范围内测量结果一致性较好，但当模数大于100时，白光共焦光谱的测量数据大于原子力显微镜的测量数据，这反映了白光共焦光谱仪在高频段测量数据信噪比相对较差的特点。由于共焦光谱检测数据受多种因素影响，高频随机噪声可达100nm左右。非接触式光谱共焦