[0020] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0021] 如图1、2和3所示，集成共焦法与三角法的位移测量装置，包括激光共焦位移传感器探头1、探头固定夹具二2、探头固定夹具一4、测头面板6、固定座7、位置敏感元件9、透镜保持架11和聚焦透镜12；探头固定夹具一4与探头固定夹具二2通过螺钉3连接组成探头固定夹具，并夹紧激光共焦位移传感器探头1；探头固定夹具一4与测头面板6通过第一螺栓组5连接。位置敏感元件9固定在固定座7上，固定座7与测头面板6通过第二螺栓组8连接。聚焦透镜12固定在透镜保持架11上，透镜保持架11与测头面板6通过第三螺栓组10连接。激光共焦位移传感器探头1与激光共焦位移传感器本体的光学单元及控制器连接组成激光共焦位移传感器；激光共焦位移传感器探头1的测量光由激光共焦位移传感器本体的光学单元产生，并通过光纤传输到激光共焦位移传感器探头1；激光共焦位移传感器探头1的测量光中心轴线与聚焦透镜12的中心轴线位于同一平面内。聚焦透镜12聚焦被测物表面的漫反射光后能够在位置敏感元件9上形成光斑；位置敏感元件9的信号输出端与控制器连接。激光共焦位移传感器、聚焦透镜12以及位置敏感元件9组成三角法位移测量系统。
[0022] 作为一个优选实施例，位置敏感元件9采用线阵CMOS图像传感器或线阵CCD元件。
[0023] 作为一个优选实施例，测头面板6设有一体成型的连接杆6‑1。
[0024] 如图3和4所示，该集成共焦法与三角法的位移测量装置，工作原理如下：
[0025] 1、将测头面板6固定在三坐标测量机的Z轴上，并使激光共焦位移传感器探头1所发出测量光的中心轴线与三坐标测量机的Z轴平行。然后，在激光共焦位移传感器量程范围内标定位置敏感元件9的工作范围s1s2，并对三角法位移测量系统的工作范围进行标定。接着，将被测物放置在三坐标测量机平台的测量区域内，并以三坐标测量机的X、Y、Z坐标轴建立测量坐标系。最后，三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴平移，调整测头面板6在Z坐标轴上的位置，使聚焦透镜12聚焦被测物表面的漫反射光后，在位置敏感元件9上形成的光斑位置点在s0处，并记录此时三坐标测量机Z轴的Z坐标值Z0，s0为工作范围s1s2的中心位置。
[0026] 2、三坐标测量机的Z轴沿X或Y坐标轴方向平移，带动激光共焦位移传感器探头1对被测物表面进行扫描测量；对待测点i进行测量时，首先获取三角法位移测量系统的输出值，并判断在待测点i处聚焦透镜12所聚焦的光斑是否位于范围s1s2内，若位于范围s1s2内，则保存此时激光共焦位移传感器的测量坐标值(Xi,Yi,Zi)，其中，Xi为待测点i在测量坐标系中的X坐标值，Yi为待测点i在测量坐标系中的Y坐标值，Zi为待测点i在测量坐标系中的Z坐标值，i＝1,2,3……,n，n为被测物表面扫描测量过程中的待测点总个数；若待测点i处聚焦透镜12所聚焦的光斑位于范围s2s′2内，则认为激光共焦位移传感器探头1离被测物表面过远(远端离焦)，已超出其量程范围，然后三坐标测量机的Z轴驱动测头面板6沿Z坐标轴方向下移，直至使聚焦透镜12聚焦的光斑位置回到范围s1s2内，并记录三坐标测量机沿Z坐标轴方向移动的距离Δz，保存此时激光共焦位移传感器的测量坐标值(Xi,Yi,Zi‑Δz)，保存完成后三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴方向上移Δz复位，准备进行下一点测量；若待测点i处聚焦透镜12所聚焦的光斑位于范围s1s′1内，则认为激光共焦位移传感器探头1离被测物表面过近(近端离焦)，已超出其量程范围，然后三坐标测量机的Z轴驱动测头面板6沿Z坐标轴方向上移，直至使聚焦透镜12聚焦光斑位置回到范围s1s2内，并记录三坐标测量机沿Z坐标轴方向移动的距离Δz，保存此时激光共焦位移传感器的测量坐标值(Xi,Yi,Zi+Δz)，保存完成后三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴方向下移Δz复位，准备进行下一点测量。
[0027] 3、重复步骤2的逐点扫描测量过程，直至完成整个被测物表面的扫描测量。
[0028] 其中，在激光共焦位移传感器量程范围内标定位置敏感元件9工作范围的过程具体如下：
[0029] ①三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴平移，使激光共焦位移传感器的输出测量值为量程中点值h0，记录此时位置敏感元件9上的光斑位置点为s0。然后使三坐标测量机的Z轴向下移动，使激光共焦位移传感器的输出测量值为量程最小值h1(近端离焦临界点)，记录此时位置敏感元件9上的光斑位置点为s1。
[0030] ②三坐标测量机的Z轴向上移动，使激光共焦位移传感器的输出测量值为量程最大值h2(远端离焦临界点)，记录此时位置敏感元件9上的光斑位置点为s2，则在激光共焦位移传感器量程范围内标定出位置敏感元件9的工作范围为s1s2。
[0031] 其中，三角法位移测量系统的工作范围标定过程具体如下：
[0032] ①三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴平移，使聚焦透镜12聚焦被测物表面的漫反射光后，在位置敏感元件9上形成光斑位置点在s0处。然后使三坐标测量机的Z轴向下移动，当聚焦透镜12聚焦被测物表面的漫反射光，并在位置敏感元件9上形成的光斑位于位置敏感元件9的工作范围下极限位置点s′1时，记录三坐标测量机向下运动的距离h′1。
[0033] ②三坐标测量机的Z轴向上移动，当聚焦透镜12聚焦被测物表面的漫反射光，并在位置敏感元件9上形成的光斑位于位置敏感元件9的工作范围上极限位置点s′2时，记录三坐标测量机向上运动的距离h′2，则位置敏感元件9的最大工作范围为s′1s′2，三角法位移测量系统的工作范围为h′＝h′1‑h′2。
[0034] 其中，三角法位移测量系统的输出值采用三角法位移测量原理计算得到，计算公式如下：
[0035]
[0036] 式中，α为激光共焦位移传感器探头1所发出测量光的中心轴线与聚焦透镜12的中心轴线之间的夹角；β为位置敏感元件9表面与聚焦透镜12的中心轴线之间的夹角；l1为激光共焦位移传感器的输出测量值是量程中点值h0时聚焦透镜12中心到激光共焦位移传感器探头1所发出测量光中心轴线的距离；l2为当光斑位置点在s0处时聚焦透镜12中心到光斑位置点的距离；Δs为被测点在位置敏感元件9上的光斑位置点相对光斑位置点s0的距离；Δh为三角法位移测量系统实时测量点相对激光共焦位移传感器量程中点值h0的距离；设定当被测点位于h0点上方时，±取正号，否则，±取负号。
[0037] 其中，当激光共焦位移传感器在实时测量点近端离焦时，三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴上移的距离Δz满足如下条件：
[0038] Δh‑(h1‑h0)≤Δz≤Δh+(h0‑h2)
[0039] 其中，当激光共焦位移传感器在实时测量点远端离焦时，三坐标测量机的Z轴沿Z坐标轴下移的距离Δz满足如下条件：
[0040] Δh‑(h0‑h2)≤Δz≤Δh+(h1‑h0)。
