(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210379392.1 (22)申请日 2022.04.12 (71)申请人 中国科学院精密测量科 学与技术创 新研究院 地址 430071 湖北省武汉市武昌区小洪山 西30号 (72)发明人 康慧敏　杨俊　刘朝阳　张正逢　 王佳鑫　谢华勇　 (74)专利代理 机构 武汉宇晨专利事务所(普通 合伙) 42001 专利代理师 李鹏 (51)Int.Cl. G01N 21/88(2006.01) G01N 21/954(2006.01) G01N 21/21(2006.01)G01N 21/01(2006.01) G01B 11/24(2006.01) (54)发明名称 一种陶瓷转子内部缺陷检及表面形貌测试 系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种陶瓷转子内部缺陷检及 表面形貌测试系统， 包括激光器、 转台、 平移台、 分光镜、 第一偏振分束镜、 第一聚焦透镜、 第二聚 焦透镜、 第一针孔反射器、 第一探测器、 第二偏振 分束器、 1/4波片、 第三聚焦透镜、 第二针孔反射 器、 第二探测器、 反射镜、 成像透镜、 第三探测器、 计算机、 微位移平台。 本发明还公开了一种陶瓷 转子内部缺陷检及表面形貌测试方法， 用于识别 目视检查不可见的陶瓷转子内部缺陷， 获得陶瓷 转子亚表 面的缺陷分布， 降低可能发生的陶瓷转 子破碎事故， 以避免经济损失和健康风险。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114813747 A 2022.07.29 CN 114813747 A 1.一种陶瓷转子内部缺陷检及表面形貌测试系统， 包括激光器(1)， 其特征在于， 激光 器(1)出射的线偏振激光透射分光镜(5)后再经第一偏振分束镜(6)反射， 再经过第一聚焦 透镜(7)照射在待测陶瓷转子(2)上， 产生反射光、 偏振态未变化的背向散射光以及偏振态 变化的背向散射 光， 第一聚焦透镜(7)的焦点处的反射光和偏振态未变化的背向散射光， 依次经第一偏振 分束镜(6)和分光镜(5)反射， 再依次经过第二聚焦透镜(8)和第一针孔反射器(9)后入射第 一探测器(10)， 第一探测器(10)与对应的光功率计连接， 第一针孔反射器(9)和第一聚焦透 镜(7)的焦点共 轭， 偏振态变化的背向散射光， 依次透过第一聚焦透镜(7)、 第一偏振分束镜(6)、 第二偏振 分束器(11)、 1/4波片(12)以及第三聚焦透镜(13)后入射第二针孔反射器(14)， 第二针孔反 射器(14)与第一聚焦透 镜(7)的焦点共 轭， 第一聚焦透镜(7)的焦点处返回的偏振态变化的背向散射光， 通过第二针孔反射器 (14)在第二探测器(15)上成像； 不在第一聚焦透镜(7)的焦点处返回的偏振态变化的背向 散射光被第二针孔反射器(14)反射， 经第二针孔反射器(14)反射的光依次透射第三聚焦透 镜(13)和1/4波片(12)后， 再分别经过第二偏振分束器(11)和反射镜(16)反射， 最后通过成 像透镜(17)入射第三探测器(18)。 2.根据权利要求1所述的一种陶瓷转子内部缺陷检及表面形貌测试系统， 其特征在于， 所述测陶瓷转子(2)设置在转台(3)上， 转台(3)设置在平移台(4)上， 第一聚焦透镜(7)由微 位移平台驱动移动。 3.根据权利要求1所述的一种陶瓷转子内部缺陷检及表面形貌测试系统， 其特征在于， 待测陶瓷转子(2)的轴向设定为y轴方向， 第一聚焦透镜(7)的激光焦点移动的方向为z轴方 向， y方向垂直于 z方向， x方向分别垂直于y方向和z方向。 4.一种陶瓷转子内部缺陷检及表面形貌测试方法， 利用权利要求3所述一种陶瓷转子 内部缺陷检及表面形貌测试系统， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 调试陶瓷转子内部缺陷检及表面形貌测试系统； 步骤2、 将待测陶瓷转子安装到转台上； 步骤3、 通过微位移平台调节第一聚焦透镜(7)的焦点的位置， 使得第一聚焦透镜(7)的 焦点的位置沿z轴方向 自待测陶瓷转子的外 部往待测陶瓷转子表面进行遍历， 激光器(1)出射的线偏振激光透射分光镜(5)后再经第一偏振分束镜(6)反射， 再经过 第一聚焦透 镜(7)照射在待测陶瓷转子(2)上， 当第一探测器(10)对应的光功率计探测到光强最大时， 第一聚焦透镜(7)的焦点位于 待测陶瓷转子的表面， 记录第一聚焦透 镜(7)的焦点的z轴位置， 进入步骤4； 步骤4、 通过微位移平台调节第一聚焦透镜(7)的焦点的位置沿z轴方向自待测陶瓷转 子的表面 继续向待测陶瓷转子内部进 行遍历， 对第二探测器和 第三探测器对应的光功率计 进行求和； 步骤5、 改变转 台(3)的旋转角度， 重复步骤3 ‑4， 直至遍历完待测陶瓷转子一周， 进入步 骤6； 步骤6、 改变平移台(4)的平移位置， 重复步骤3 ‑5， 直至沿待测陶瓷转子轴向遍历整个 待测陶瓷转子；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114813747 A 2步骤7、 根据步骤3获得的第一聚焦透镜(7)的焦点的z轴位置以及对应的转台(3)的旋 转角度、 平 移台(4)的平 移位置， 获得待测陶瓷转子的转子 外轮廓， 第一聚焦透镜(7)的焦点在同一z轴位置时， 根据步骤4中第二探测器(15)和第三探测 器(18)的光强之和以及对应的转台(3)的旋转角度、 平移台(4)的平移位置， 获得光强总和 图， 光强总和图中亮点为缺陷， 根据第一聚焦透镜(7)的焦点在不同z轴位置处的光强总和 图， 获得光强总和三维图和缺陷三维图。 5.根据权利要求4所述一种陶瓷转子 内部缺陷检及表面形貌测试方法， 其特征在于， 还 包括通过计算机分析获得的缺陷三维图， 获得缺陷特 征和裂纹取向的信息的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114813747 A 3