本發(fā)明涉及共聚焦激光測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種共聚焦激光測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有共聚焦技術(shù)僅能應(yīng)用于光滑表面，而在非光滑表面應(yīng)用時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)在與溯源基準(zhǔn)靜態(tài)比較時(shí)數(shù)據(jù)不等，因此，帶來(lái)基準(zhǔn)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(zhǔn)球頭較大，在表面不光滑的情況下，兩者數(shù)據(jù)形成差異。傳統(tǒng)探針是一個(gè)球頭，通常0.5-3mm不等，在測(cè)量時(shí)接觸面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于共聚焦光點(diǎn)，在非光滑表面的測(cè)量時(shí)，由于球頭接觸的點(diǎn)為表面峰值的集合，共聚焦測(cè)量光點(diǎn)在u級(jí)，常常測(cè)量時(shí)會(huì)在表面的峰值和谷底。在兩種測(cè)量對(duì)比時(shí)，產(chǎn)生誤差。因此，在以球頭探針計(jì)量溯源時(shí)無(wú)法同一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種能夠應(yīng)用于非光滑表面并在基準(zhǔn)溯源的標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的一致共聚焦激光測(cè)量方法。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種共聚焦激光測(cè)量方法，光束沿著球頭接觸面半徑從內(nèi)向外、按照不同半徑的同心圓等步長(zhǎng)測(cè)量，獲得一組數(shù)據(jù)：(x,y,depth)，畫(huà)出三維模擬圖。
進(jìn)一步的，所述的光束沿著球頭接觸面半徑從內(nèi)向外，按照不同半徑的同心圓等步長(zhǎng)測(cè)量，獲得一組數(shù)據(jù)：(x,y,depth)的具體操作步驟為：
s1、設(shè)同心圓半徑r的值域范圍為[0,r]，原點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)設(shè)為(0，0)，采樣步長(zhǎng)為step；
s2、計(jì)算所有的采樣半徑列表radius；
s3、添加原點(diǎn)至采樣列表pos；
s4、循環(huán)每個(gè)采樣半徑：
計(jì)算采樣步數(shù)：steps，
計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度：curve，
生成采樣偏轉(zhuǎn)角度列表s，
計(jì)算該半徑下所有采樣點(diǎn)坐標(biāo)集合(x，y)＝(r*sin(s),r*cos(s))，
將(x,y)添加至pos；
按照半徑步長(zhǎng)a，圓周步長(zhǎng)b，進(jìn)行采樣測(cè)量值(depth)，采樣點(diǎn)的值使用正態(tài)分布模擬生成；
s5、基于以上采樣數(shù)據(jù)再概率密度估計(jì)：
基于采樣數(shù)據(jù)集(depth)，數(shù)據(jù)集大小為n，使用parzen窗法生成depth的概率密度分布函數(shù)。
設(shè)depth＝{d1，d2，...，dn},parzen窗概率密度估計(jì)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(gè)數(shù)為：
估計(jì)的概率密度函數(shù)為：
其中核函數(shù)
使用步驟s5中方法模擬生成測(cè)量數(shù)據(jù)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明利用共聚焦點(diǎn)模擬測(cè)量球頭形狀，采用球面等高線分層掃描的方式，形成與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量球頭一致的形狀對(duì)工件表面測(cè)量，形成與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量球頭完全一致的測(cè)量接觸面，其測(cè)量方法能夠應(yīng)用于非光滑表面，并在基準(zhǔn)溯源的標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的一致。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述：
一種共聚焦激光測(cè)量方法，光束沿著球頭接觸面半徑從內(nèi)向外、按照不同半徑的同心圓等步長(zhǎng)測(cè)量，如圖1所示，獲得一組數(shù)據(jù)：(x,y,depth)，畫(huà)出三維模擬圖。
進(jìn)一步的，所述的光束沿著球頭接觸面半徑從內(nèi)向外，按照不同半徑的同心圓等步長(zhǎng)測(cè)量，獲得一組數(shù)據(jù)：(x,y,depth)的具體操作步驟為：
s1、設(shè)同心圓半徑r的值域范圍為[0,r]，原點(diǎn)坐標(biāo)(x,y)設(shè)為(0，0)，采樣步長(zhǎng)為step；
s2、計(jì)算所有的采樣半徑列表radius；
s3、添加原點(diǎn)至采樣列表pos；
s4、循環(huán)每個(gè)采樣半徑：
計(jì)算采樣步數(shù)：steps，
計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度：curve，
生成采樣偏轉(zhuǎn)角度列表s，
計(jì)算該半徑下所有采樣點(diǎn)坐標(biāo)集合(x，y)＝(r*sin(s),r*cos(s))，
將(x,y)添加至pos；
按照半徑步長(zhǎng)a，圓周步長(zhǎng)b，進(jìn)行采樣測(cè)量值(depth)，采樣點(diǎn)的值使用正態(tài)分布模擬生成；
s5、基于以上采樣數(shù)據(jù)再概率密度估計(jì)：
基于采樣數(shù)據(jù)集(depth)，數(shù)據(jù)集大小為n，使用parzen窗法生成depth的概率密度分布函數(shù)。
設(shè)depth＝{d1，d2，...，dn},parzen窗概率密度估計(jì)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(gè)數(shù)為：
估計(jì)的概率密度函數(shù)為：
其中核函數(shù)
使用步驟s5中方法模擬生成測(cè)量數(shù)據(jù)。
在測(cè)量圓柱齒輪單參數(shù)偏差的公差時(shí)，傳統(tǒng)的齒輪測(cè)量中心采用球頭式探針對(duì)表面進(jìn)行接觸式測(cè)量，由于球頭式探針的直徑一般都大于1mm以上，而本發(fā)明的共聚焦測(cè)量(傳統(tǒng)的只能用在光滑表面和鏡面)是一束光斑照射在被測(cè)物體表面，光斑直徑一般在u級(jí)，它具有非接觸測(cè)量，測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn)。本測(cè)量實(shí)例的共聚焦光斑為8u。因此，在測(cè)量齒輪表面時(shí)，由于金屬加工表面微觀的不平，傳統(tǒng)測(cè)頭接觸的被測(cè)面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于共聚焦的光斑，接觸面往往是被測(cè)面的一組高點(diǎn)，而共聚焦測(cè)量由于測(cè)點(diǎn)小，測(cè)量點(diǎn)有時(shí)是低點(diǎn)或高點(diǎn)。