CN111750784A - 可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法 - Google Patents

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CN111750784A CN202010502586.7A CN202010502586A CN111750784A CN 111750784 A CN111750784 A CN 111750784A CN 202010502586 A CN202010502586 A CN 202010502586A CN 111750784 A CN111750784 A CN 111750784A
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Abstract

本发明公开了一种可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，基于波长移相的自适应算法调节三重迭代多表面测量，针对透明多表面平板进行测量。本发明方法的步骤如下：多表面干涉的数值迭代分析及误差的计算、根据数据放置方式对误差所在数据体进行结构设计、算法类型和关键参数的定位与抽取、根据算法参数和类型指导测量方案的实施并且使用所设计的夹具夹持被测件以实现测量。通过所设计的迭代算法和夹具，可以实现多表面被测件在任意测量位置下的灵活、精确测量和最优算法和参数的选取。

Description

可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的 方法
技术领域
本发明涉及一种可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，尤其是一种可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，应用于光学高精度干涉测量领域。
背景技术
激光干涉技术在表面测量中的应用日益广泛，随着相关学科的发展，对多表面的透明被测件的测量需要也日益提高。多表面透明平板在光学***中具有重要作用，其各表面形貌的分布对于光学性能有深刻影响，因此通过现代测量方法对该种被测件进行非接触式测量有较高的应用价值和研究价值。
现代光学干涉技术是综合应用了光学原理和数字图像处理技术，其发展经历了多个阶段，从开始时由读条纹到硬件干涉测量再到波长移相非接触式测量，每一步的发展都伴随着相关技术的提高和测量算法的发展。近年来，应用最广泛的干涉测量方法是利用压电陶瓷进行调节的硬件干涉测量法。这种测量方法的主要不足之处在于：在测量时需要在非被测件表面涂抹消光材料，以达到消除该部分光信号的作用，而后清洗，旋转被测件再对另一表面进行测量。但是该种测量方式具有较大的硬件误差和移相误差，同时要注意的是在消光材料的涂抹和清洗过程中，会对被测件的表面造成污染甚至是伤害，因此无法达到同时测量的目的。再者，在被测件旋转和移动的过程中，无法保证腔长的一致性，该缺陷同样会对多表面被测件的测量造成较大的困难。
利用波长移相干涉仪和相应的算法进行透明平行平板的测量，是近年来发展出的一种技术。但是通过波长移相干涉仪采集到的干涉信息是多表面干涉信号的混叠结果，其中包含各反射信号与参考镜之间的干涉信息，以及背景光强和误差、瑕疵等信息，无法直接进行解相和测量。为了得到被测件主要的表面信息(包括前表面、后表面以及厚度变化等目标信号)，多种算法可以应用于混叠干涉信号的处理，例如：傅里叶变换信号提取技术、加权多步采样技术、最小二乘技术等。对于傅里叶变换信号提取技术而言，无可避免的会存在频谱泄漏等缺点，并且在实际计算过程中，计算成本较高，不适用于快速的多表面的同时测量。最小二乘技术受限于最小二乘系数矩阵的本身特性，当该系数矩阵接近奇异或者病态时，迭代结果差异非常大，并且受初值估计影响很大，因此在实际测量时也有较大的局限性。基于频域离散多步加权计算的多步干涉求解技术具有较好的发展前景，但是由于其本身的算法特性，传统的多步采样加权技术只能解决特定腔长(数值上等于被测件的前表面到参考镜之间的几何距离值)和被测件厚度光程之比的情况，为了描述清晰，定义该比值为腔长系数。实际上就意味着传统多步加权采样技术只能解决特定并且离散的几个位置下的被测件，当被测件的位置发生改变时，一种已近设计成型的算法无法对当前情况下的被测件进行测量。与此同时，在多种算法的选取过程中，其优劣性没有被考虑，无法达成任意腔长下的测量以及实际测量与算法设计的统一。另一方面，当被测件本身倾斜较大时，会对测量造成困难，此时采集到的条纹图中的条纹分布非常密集，不利于细微结构的重建，因此在实验中消除该部分倾斜也是领域内人员进行测量时需要考虑的问题。传统的多步加权算法以被测件的厚度光程信息作为基频，当腔长光程小于厚度光程时算法的适用性前置条件便不可用，因此需要发展一种基频转换的方法以适应不同的测量条件。如何实现一种自适应调节倾斜的多算法三重迭代的多表面被测件测量方法，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，基于波长移相的自适应调节三重迭代多表面测量方法，目的在于解决现有测量方法中的缺陷，特别是自动地根据当前测量条件进行消倾斜和算法类型及关键参数匹配的测量方法。本发明所针对的被测件是多表面透明平板被测件，被测件的多个表面的干涉信号混叠在干涉图中，无法直接进行测量。本发明的原理在于：利用磁致伸缩材料和激光测距传感器，实现被测件的自行消倾斜。通过三种解相算法在两个关键迭代参数下的先行运算，将符合设定条件的结果储存在数据体中以备定位与提取，此为三重迭代。在算法类型和关键算法参数的选用过程中，首先根据当前测量条件进行数据定位，取数据体中该位置的储存的残余误差进行对比，以对应的理论误差为第一需求，以最小必须的干涉图采集帧数为第二需求，通过误差对比结果对最优算法类型和两个算法关键参数进行提取，纳入到测量过程中，与此同时，该过程还指导了测量方案的制定。因此可以达到不同表面的同时非接触式测量，并且在算法的选取和关键参数的制定过程中依托于三重迭代的先行运算结果，以误差最小为导向设置算法和测量方案。先行计算的三重迭代是基于每一个离散腔长条件进行的一般连续化，通过将单步右侧较大值作为理论参考值，可以实现腔长的实际连续化，达到任意腔长下的测量目的。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其实现过程主要步骤如下：
1)进行多表面干涉的数值迭代分析及误差的计算；
2)根据数据放置方式，对误差所在数据体进行结构设计；
3)进行算法类型和关键参数的定位与抽取；
4)根据算法参数和类型指导测量方案的实施，并且使用夹具夹持被测件，以实现任意测量位置下多表面被测件的测量。
优选地，在所述步骤1)中，各步迭代中计算各步误差，并且记录；将上步迭代的可用测量条件中的单次最大误差储存在数据体中，数据体的结构特性被设计为包含腔长信息，其序数和坐标的数值包含移相系数信息，用通过所设计的调用方法，进行多种信息的一次性调用。
优选地，在所述步骤1)中，进行迭代和取值判定，在迭代数据的求取过程中，根据采样算法的本身特性，只需要得到当前移相系数的迭代结果，即可对该结果进行数据延展，得到下一个多倍移相系数下的结果；在所述步骤1)中采用的算法以移相系数为周期，其误差分布遵循该周期特性，来减少计算量。
优选地，在所述步骤1)中，进行数值迭代，在制定迭代和取值判定方法过程中，根据条件进行数值迭代处理：
当基频在选择时，对于较薄板，是以被测件的厚度变化信号作为基频；
而当厚度变化信号的光程小于前表面到参考镜之间的光程时，则进行所述当基频在选择时的条件就不再适用；此时采取的基频转换方法是：通过被测件前表面到参考镜之间光程与被测件的厚度变化的光程进行计算，当被测件前表面到参考镜之间光程小于被测件的厚度变化的光程时，即以被测件前表面到参考镜之间的光程作为基频，反之以被测件的厚度变化的光程作为基频。
优选地，在所述步骤2)中，采用数据体进行结构设计方法为：
该数据体为三维数据体，第一维度和第二维度分别为行数和列数，第三维度是算法的序数，通过数据的放置方式，可将第三维度的序数①设置为汉宁窗所在维度，第三维度的序数②设置为海明窗所在维度，第三维度的序数③设置为2N-1采样窗所在维度；腔长系数被分布在所有数据中的第一行，即列序数可解读出当前腔长系数信息；
行序数解读出移相系数，迭代的误差放置条件为：当前测量条件下算法可用时，将移相参数值N作为误差放置的行序数，即将该误差放置在当前测量条件下对应的对N行。
优选地，在所述步骤3)中，采用数据定位和抽取方式，在进行数据定位和抽取时，所采用的判定方法为：
以误差最小为第一判断条件，以满足第一判断条件时的最小必须采集帧数为第二判断条件，通过三个算法的该步误差，即不同测量条件下满足设置条件的各表面最大误差，作为定位信息，在数据体中进行定位，并且根据上步所述解读方法进行解读，得到当前最优的算法类型和移相系数；
在数据体的结构设计过程中，将采用汉宁窗、海明窗和2N-1采样窗此三种算法得到的各表面误差的最大值储存在数据体第三维度中，不可用处的元素值为0，可用处的元素值为当前最大误差，其序号分别为①、②、③。
优选地，在所述步骤3)中，在数据的定位和抽取方法的设计过程中，首先根据当前腔长系数进行定位，为在数据体的第一行；找到当前腔长系数所对应的列以后，以三列数据为对比，所述三列数据为分别是汉宁窗、海明窗和2N-1采样窗数据，找到误差最小的值，以该元素作为最小可用元素；该最小用元素的列序数为腔长系数，开始迭代值加当前累计步距可得到腔长系数，行序数即为当前可用最小移相系数，其第三维度序数值即为当前可用最优算法类型。
优选地，在所述步骤4)中，在得到最优算法类型和最优移相系数后，指导测量方案的制定，得到移相值和最干涉图的小必须采集帧数，并通过设定好的算法进行解相，得到目标信号的初始相位，完成信号的分离和解相的操作，从而得到所需的面形分布，最终实现多表面被测件的测量。
优选地，在所述步骤4)中，使用夹具夹持被测件时，所述夹具主要由激光测距传感器、夹具可动架体、夹具主架体、磁致伸缩控制棒、弹性连接棒、工字架、纵向支撑棒、底座、上压紧棒、下压紧棒、下压紧棒固定架组成。
更优选地，在所述步骤4)中，所述夹具可动架体形制为中空并且具有一定厚度的矩形，其上部和下部分别放置一个激光测距传感器，下压紧棒固定架通过焊接的方式固定在夹具可动架体上，中空架体的上方开螺纹孔，以安装上压紧棒；
所述底座形制为平板，底部开凹槽与导轨配合，底座上开四个螺纹孔，用于4根纵向支撑棒的安装；
所述夹具主架体形制为倒T型，纵向架体部分的上方开一个螺纹孔用于一个磁致伸缩控制棒的安装，纵向架体部分的下方开两个螺纹孔，用于3个弹性连接棒的安装，底部横向架体的中部开两个螺纹孔，用于工字架的安装，底部横向架体的两端分别各开两个螺纹孔，用于纵向支撑棒的安装；
所述工字架为工字型，该架体上方粘贴橡胶层以增加摩擦和增加弹性，下方的两侧各开一个螺纹孔，使用螺栓与夹具主架体进行连接；
所述上压紧棒包括上压紧棒底座、上压紧棒上管体、上压紧棒压紧弹簧、上压紧棒下管体、上压紧棒压紧头；其中上压紧棒底座底部为一螺柱，与夹具可动架体进行螺纹连接，上压紧棒底座另一头外面开外螺纹，与上压紧棒上管体内部开的内螺纹进行螺纹连接；上压紧棒上管体内中空，内部设置两根上压紧棒压紧弹簧，下方为薄片体并且中间开孔，用于上压紧棒下管体的安装；上压紧棒压紧头的顶部为一半圆，下方为一长方体，并且顶部粘贴橡胶以增加摩擦和增大弹性；
所述磁致伸缩控制棒包括控制棒上棒体、控制棒下管体、控制棒底座、控制棒主棒体、控制棒压紧弹簧，控制棒上棒体为一实心金属棒，一端为一螺柱，与夹具可动架体连接，一端为头部突出扁平环状体，嵌于控制棒下管体中，并且该端中部开矩形凹槽，用于控制棒主棒体的安装；控制棒主棒体两端为矩形金属块，中间为磁致伸缩材料制成的棒体，彼此镶嵌或者开孔后伸入压紧的方式进行连接，并且控制主棒体中部缠绕线圈，与控制器输出端相连；控制棒下管体形制为中空管，一端为开孔薄片体，用于控制棒上棒体的安装，并且保证不脱出，另一端管体内部开内螺纹，方便与外侧开外螺纹的控制棒底座进行螺纹连接；控制棒底座一端为螺柱，用于与夹具主架体进行螺纹连接，另一端为中间开一矩形孔的圆台凸起；控制棒压紧弹簧安装在管体中，以起到伸张后撑起管体的作用；
所述弹性连接棒包括连接棒上管体、连接棒上底座、连接棒下管体、连接棒下底座、连接棒压紧弹簧；其中连接棒上管体形制为一中空管，一端内部开内螺纹，用于与外端开有外螺纹的连接棒上底座的安装，一端为薄环形片体，以保证连接棒上管体安装在连接棒下管体中并且不脱出；连接棒上底座一端为螺柱，用于与夹具主架体进行螺纹连接，另一端为中间开一矩形孔的圆台凸起以方便外螺纹的加工；连接棒压紧弹簧安装在管体中，以起到伸张后撑起管体的作用；连接棒下管体为一中空管，一端为内凹环形片体，以安装连接棒上管体，另一端为中空并且底端加工内螺纹，用于与形制与连接棒下底座的安装；连接棒下底座有螺柱的一端与夹具主架体进行螺纹连接；
所述纵向支撑棒包括支撑棒上底座、支撑棒上管体、上支撑弹簧、支撑棒内上管、支撑棒内下管、支撑棒下管体、下支撑弹簧、支撑棒下底座；支撑棒上底座一端为螺柱，用于与夹具主架体进行螺纹连接，另一端开有外螺纹，用于与开有内螺纹的支撑棒上管体进行螺纹连接；支撑棒上管体为一中空管型，上端开有内螺纹，下端为一薄环形内凹片体，用于支撑棒内上管安装在其中并且不脱出；上支撑弹簧的作用在于支撑和减振，支撑棒内上管形制中空，一端为一突出的环形片体，另一端的管体内部开有内螺纹，用于支撑棒内下管上所对应的开有外螺纹凸起的部分进行螺纹连接；
所述下压紧棒主要包括下压紧棒固定架、扭簧固定槽、下压紧棒转动杆、配套螺母、扭簧、下压紧棒棒体；其中下压紧棒固定架为一中间开孔的正方体，底端焊接在夹具可动架体上，孔中放置下紧棒棒体；下压紧棒转动杆为一螺栓，在两端与下压紧棒棒体安装的位置需磨平以方便安装，此杆外端有配套螺母辅助安装；
所述扭簧中部套在下压紧棒转动杆上，其中扭簧所伸出的一端安装在扭簧固定槽中，另一伸出端***下压紧棒棒体底部开的孔中；下压紧棒棒体形制为Y字型，底部开孔与下压紧棒转动杆进行连接，并且纵向棒体的底端开孔，用于扭簧的安装，下压紧棒棒体的纵向部分的头部为一顶部为弧形的凸起，并且在该凸起的表面粘贴橡胶以增加摩擦和弹性。本发明在干涉图的采集过程中，根据所设计的夹具进行被测件的夹持和消倾斜操作。
优选地，一种可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，基于波长移相的自适应调节三重迭代多表面测量，包括以下过程和步骤：
选用汉宁窗采样算法、海明窗采样算法和2N-1采样算法，分别对三种算法在不同的腔长距离和移相系数的条件下进行迭代运算。当前条件下，即在该步移相系数、该步腔长系数和该步选择算法，若数值计算的恢复的面形与真实面形的残余误差(前表面、后表面、厚度变化三个面形同时)小于15nm时，所述残余误差为，即判断为当前条件可用，同时将该步误差记录下来，以备处理。
优选地，计算各步误差，并且记录。上步迭代的可用测量条件中的单次最大误差应被储存在数据体中，数据体的结构特性被设计为包含腔长信息，其序数和坐标的数值包含移相系数信息，因此可用通过所设计的调用方法进行多种信息的一次性调用。
优选地，在制定迭代和取值判定方法过程中，进行多表面数值分析时选用分别用泽尼克多项式对被测件的前表面、后表面和厚度变化信号进行多表面干涉的数值模拟，并且将叠加的干涉信号作为干涉图的模拟对象，从而进行误差分析和计算。
优选地，在制定迭代和取值判定方法过程中，尤其是基频的选择过程中，一般情况下对于较薄板，是以被测件的厚度变化信号作为基频。但是当厚度变化信号的光程小于前表面到参考镜之间的光程时，该条件就不再适用。此处采取的基频转换方法是，通过被测件前表面到参考镜之间光程与被测件的厚度变化的光程进行计算，当前者小于后者时，即以被测件前表面到参考镜之间的光程作为基频，反之以后者作为基频。基频的选择涉及到腔长系数的求解，因此需格外重视。本发明所提出的基频转换方法可以实现被测件可用测量位置的拓展和连续化，是本发明所具备的优越性之一。
优选地，在制定迭代和取值判定方法过程中，尤其是迭代结果指导测量方案的制定过程中，最小必须采集的干涉图与算法类型和移相系数有关。汉宁窗和2N-1采样窗所必须的干涉图采集帧数为移相系数两倍减一帧。而海明窗算法所必须的采集帧数为移相系数值的两倍。
优选地，在消倾斜过程中，使用基于PD控制的方式进行倾斜量的控制。具体而言：以夹具下方设置的激光测距传感器为基准值，以夹具上方设置的激光测距传感器所测得的值与基准值之间的差值作为控制的误差值，以降低该误差值为控制方向。控制实施的具体方式为：通过PLC控制器搭载PD控制算法，以电流输出作为控制量，作用在缠绕在磁致伸缩控制棒上的线圈上，当电流增大时，线圈缠绕下的磁致伸缩控制棒进行伸出，从而驱动夹具上方伸出，使夹具上下平行，完成消倾斜操作。
优选地，在设计定完成测量方案和算法类型及关键参数选取以后，通过所设计的夹具对被测件进行夹持，并且通过波长移相干涉仪和工业相机进行干涉图的采集，并且输入被测件的折射率和平均厚度，一并输入计算机以供处理。其中腔长的测量以夹具下方设置的激光测距传感器为标准腔长值，测量该腔长值以后读入计算机处理软件与上述数据一并使用算法进行初始相位的求解。
优选地，在对磁致伸缩控制棒进行控制时，选取的误差信号是设定在夹具前端上方和下方的两个激光测距干涉仪之间的信号差值，以减少该信号差值为目标进行控制。所搭载的控制算法位PD控制器，通过S7-200-CPU 224XP型号可编程控制器进行控制。电源为可编程控制器提供电能。其连接方式为：电源与电源转换模块通过导线相连，可编程控制器电源输入端通过导线与电源转换模块相连，输出端通过导线与磁致伸缩控制棒上缠绕的线圈相连。所述电源转换模块和可编程控制的放置位置不做限定。
优选地，所述电源及电源转换模块包括电源和电源转换模块两部分。电源可以选用使用220V市电电源。可选地，电源转换模块可以根据实际的需求选用IRM-60AC-DC模块开关电源。电源为整体***提供能源，而电源转换模块是将电源的输出电压转换为可编程控制器相匹配的电压，通过导线与可编程控制器相连。
优选地，控制信号读入进可编程控制器后进行控制，控制以后的输出量通过其上的输出点进行电流输出，输出点与磁致伸缩控制棒上面缠绕的线圈(导线)相连，因此输出的电流可以使得线圈的电流进行变化，从而对磁致伸缩控制棒进行微调。其原理为：当施加在磁致伸缩控制棒上的磁场发生变化时，其长度也会随着磁场进行变化，而该种长度变化不需要很大，对于高精度干涉测量而言，这种材料的变化可以精确并且幅度较小地对夹具位置进行细小地调整，使得夹具上下方平行，从而达到消倾斜的目的。
优选导轨为高精度测量导轨，优选采用GCM-720205M型号导轨。
优选工业相机，优选DFK 38UX253型号及其配套数据连接线。
优选波长可调谐激光器，优选Newfocus公司TLB-6804系列波长可调谐激光器。
优选波长移相干涉仪为INF600-LP干涉仪。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.基于三重迭代，分别对三种算法在两种不同的关键参数(移相系数和腔长系数)进行迭代求解，设定15nm的误差最大值可以实现多表面被测件的精准测量，从而判定该条件下的算法类型和关键参数可用。该种迭代算法可以实现任意腔长系数下的测量，这种特点突破了传统算法中只能在特殊测量位置下进行测量的局限性，拓宽了算法的适用范围。并且相比于单重算法的两种关键参数的二重迭代，该三重迭代方式可以最优地选取当前测量条件下误差最小的算法种类，可以以更高地测量精度对多表面透明被测件进行测量。
2.在得到各测量条件下的数值分析结果以后，将每一步的最大残余误差通过本发明设计的数据存储方式进行储存。该种处理方式可以最大限度地应用误差数据体本身的的特性，通过三维数据体中元素的序数的解读，可以方便、快捷地对算法类型和关键参数进行选取，较大地降低了算法的使用成本和计算成本。
3.通过磁致伸缩材料进行消倾斜，可以使得干涉图的处理和求解更为简单，可以更为方便和清晰地对被测件多表面中的细致结构进行精确测量。
4.通过所设计的夹具对被测件进行测量，可以实现纵向和横向的振动的抑制，减少振动误差。
5.通过基频转换的方式对腔长系数进行处理和重定义，可以较大地拓宽算法的适用范围，使得当被测件前表面到参考镜的光程小于被测件厚度光程时的测量位置下，扔能够得到精确的测量结果。
附图说明
图1为本发明优选实施例的测量方法流程图。
图2为本发明优选实施例的夹具侧视图。
图3为本发明优选实施例的夹具可动架体示意图。
图4为本发明优选实施例的的工字架示意图。
图5为本发明优选实施例的底座示意图。
图6为本发明优选实施例的下压紧棒示意图。
图7为本发明优选实施例的弹性连接棒示意图。
图8为本发明优选实施例的磁致伸缩控制棒示意图。
图9为本发明优选实施例的纵向支撑棒示意图。
图10为本发明优选实施例的上压紧棒示意图。
图11为本发明优选实施例的初始干涉图和相位求解结果。
图12为本发明优选实施例的各表面形貌的求解误差。
其中，各图示代号的含义为：
1.激光测距传感器，2.夹具可动架体，3.夹具主架体，4.磁致伸缩控制棒，5.弹性连接棒，6.工字架，7.纵向支撑棒，8.底座，9.上压紧棒，10.下压紧棒，11.下压紧棒固定架，12.扭簧固定槽，13.下压紧棒转动杆，14.配套螺母，15.扭簧，16.下压紧棒棒体，17.连接棒上管体，18.连接棒上底座，19.连接棒下管体，20.连接棒下底座，21.连接棒压紧弹簧，22.控制棒上棒体，23.控制棒下管体，24.控制棒底座，25.控制棒主棒体，26.控制棒压紧弹簧，27.支撑棒上底座，28.支撑棒上管体，29.上支撑弹簧，30.支撑棒内上管，31.支撑棒内下管，32.支撑棒下管体，33.下支撑弹簧，34.支撑棒下底座，35.上压紧棒底座，36.上压紧棒上管体，37.上压紧棒压紧弹簧，38.上压紧棒下管体，39.上压紧棒压紧头。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1，一种可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其实现过程主要步骤如下：
1)进行多表面干涉的数值迭代分析及误差的计算；
2)根据数据放置方式，对误差所在数据体进行结构设计；
3)进行算法类型和关键参数的定位与抽取；
4)根据算法参数和类型指导测量方案的实施，并且使用夹具夹持被测件，以实现任意测量位置下多表面被测件的测量。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图1，可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于：在所述步骤1)中，各步迭代中计算各步误差，并且记录；将上步迭代的可用测量条件中的单次最大误差储存在数据体中，数据体的结构特性被设计为包含腔长信息，其序数和坐标的数值包含移相系数信息，用通过所设计的调用方法，进行多种信息的一次性调用。
在本实施例中，在所述步骤1)中，进行迭代和取值判定，在迭代数据的求取过程中，根据采样算法的本身特性，只需要得到当前移相系数的迭代结果，即可对该结果进行数据延展，得到下一个多倍移相系数下的结果；在所述步骤1)中采用的算法以移相系数为周期，其误差分布遵循该周期特性，来减少计算量。
在本实施例中，在所述步骤1)中，进行数值迭代，在制定迭代和取值判定方法过程中，根据条件进行数值迭代处理：
当基频在选择时，对于较薄板，是以被测件的厚度变化信号作为基频；
而当厚度变化信号的光程小于前表面到参考镜之间的光程时，则进行所述当基频在选择时的条件就不再适用；此时采取的基频转换方法是：通过被测件前表面到参考镜之间光程与被测件的厚度变化的光程进行计算，当被测件前表面到参考镜之间光程小于被测件的厚度变化的光程时，即以被测件前表面到参考镜之间的光程作为基频，反之以被测件的厚度变化的光程作为基频。
在本实施例中，在所述步骤2)中，采用数据体进行结构设计方法为：
该数据体为三维数据体，第一维度和第二维度分别为行数和列数，第三维度是算法的序数，通过数据的放置方式，可将第三维度的序数①设置为汉宁窗所在维度，第三维度的序数②设置为海明窗所在维度，第三维度的序数③设置为2N-1采样窗所在维度；腔长系数M被分布在所有数据中的第一行，即列序数可解读出当前腔长系数信息；
行序数解读出移相系数，迭代的误差放置条件为：当前测量条件下算法可用时，将移相参数值N作为误差放置的行序数，即将该误差放置在当前测量条件下对应的对N行。
在本实施例中，在所述步骤3)中，采用数据定位和抽取方式，在进行数据定位和抽取时，所采用的判定方法为：
以误差最小为第一判断条件，以满足第一判断条件时的最小必须采集帧数为第二判断条件，通过三个算法的该步误差，即不同测量条件下满足设置条件的各表面最大误差，作为定位信息，在数据体中进行定位，并且根据上步所述解读方法进行解读，得到当前最优的算法类型和移相系数；
在数据体的结构设计过程中，将采用汉宁窗、海明窗和2N-1采样窗此三种算法得到的各表面误差的最大值储存在数据体第三维度中，不可用处的元素值为0，可用处的元素值为当前最大误差，其序号分别为①、②、③。
在本实施例中，在所述步骤3)中，在数据的定位和抽取方法的设计过程中，首先根据当前腔长系数进行定位，为在数据体的第一行；找到当前腔长系数所对应的列以后，以三列数据为对比，所述三列数据为分别是汉宁窗、海明窗和2N-1采样窗数据，找到误差最小的值，以该元素作为最小可用元素；该最小用元素的列序数为腔长系数，开始迭代值加当前累计步距可得到腔长系数，行序数即为当前可用最小移相系数，其第三维度序数值即为当前可用最优算法类型。
在本实施例中，在所述步骤4)中，在得到最优算法类型和最优移相系数后，指导测量方案的制定，得到移相值和最干涉图的小必须采集帧数，并通过设定好的算法进行解相，得到目标信号的初始相位，完成信号的分离和解相的操作，从而得到所需的面形分布，最终实现多表面被测件的测量。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，通过图2以及图3可以看到，被测件通过所设计的夹具进行夹持，所设计的夹具主要由激光测距传感器1、夹具可动架体2、夹具主架体3、磁致伸缩控制棒4、弹性连接棒5、工字架6、纵向支撑棒7、底座8、上压紧棒9、下压紧棒10、下压紧棒固定架11组成。
所述夹具可动架体2形制为中空并且具有一定厚度的矩形，其上部和下部分别放置一个激光测距传感器1，下压紧棒固定架11通过焊接的方式固定在夹具可动架体2上，中空架体的上方开螺纹孔以安装上压紧棒9。
通过图5可以看出，所述底座8形制为平板，底部开凹槽与导轨配合，底座8上开四个螺纹孔以方便四根纵向支撑棒7的安装。
通过图2可以看出，所述夹具主架体3形制为倒T型，纵向架体部分的上方开一个螺纹孔以方便一个磁致伸缩控制棒4的安装，纵向架体部分的下方开两个螺纹孔以方便三个弹性连接棒5的安装，底部横向架体的中部开两个螺纹孔以方便工字架6的安装，底部横向架体的两端分别各开两个螺纹孔以方便纵向支撑棒7的安装。
通过图4可看出，所述工字架6为工字型，该架体上方粘贴橡胶层以增加摩擦和增加弹性，下方的两侧各开一个螺纹孔，使用螺栓与夹具主架体3进行连接。
通过图10可以看出，所述上压紧棒9包括：上压紧棒底座35，上压紧棒上管体36、上压紧棒压紧弹簧37、上压紧棒下管体38、上压紧棒压紧头39。其中上压紧棒底座35底部为一螺柱，与夹具可动架体2进行螺纹连接，上压紧棒底座35另一头外面开外螺纹，与上压紧棒上管体36内部开的内螺纹进行螺纹连接。上压紧棒上管体36内中空，内部设置两根上压紧棒压紧弹簧37，下方为薄片体并且中间开孔以方便上压紧棒下管体38的安装。上压紧棒压紧头39的顶部为一半圆，下方为一长方体，并且顶部粘贴橡胶以增加摩擦和增大弹性。
通过图8可以看出，所述磁致伸缩控制棒4包括控制棒上棒体22、控制棒下管体23、控制棒底座24、控制棒主棒体25、控制棒压紧弹簧26，控制棒上棒体22为一实心金属棒，一端为一螺柱，与夹具可动架体2连接，一端为头部突出扁平环状体，嵌于控制棒下管体23中，并且该端中部开矩形凹槽，以方便控制棒主棒体25的安装。控制棒主棒体25两端为矩形金属块，中间为磁致伸缩材料制成的棒体，彼此可以镶嵌或者开孔后伸入压紧的方式进行连接，并且控制主棒体25中部缠绕线圈(导线)，与控制器输出端相连，通过可编程控制器的控制以后的电流输出，可以实现磁致伸缩控制棒4的长度改变，从而实现腔长值的微调，达到消倾斜的目的。控制棒下管体23形制为中空管，一端为开孔薄片体，以方便控制棒上棒体22的安装，并且保证不脱出，另一端管体内部开内螺纹，方便与外侧开外螺纹的控制棒底座24进行螺纹连接。控制棒底座24一端为螺柱，方便与夹具主架体3进行螺纹连接，另一端为中间开一矩形孔的圆台凸起。控制棒压紧弹簧26安装在管体中，以起到伸张后撑起管体的作用。
通过图7可以看出，所述弹性连接棒5包括：连接棒上管体17、连接棒上底座18、连接棒下管体19、连接棒下底座20、连接棒压紧弹簧21。其中连接棒上管体17形制为一中空管，一端内部开内螺纹以方便与外端开有外螺纹的连接棒上底座18的安装，一端为薄环形片体，以保证连接棒上管体17安装在连接棒下管体19中并且不脱出。连接棒上底座18一端为螺柱，方便与夹具主架体3进行螺纹连接，另一端为中间开一矩形孔的圆台凸起以方便外螺纹的加工。连接棒压紧弹簧21安装在管体中，以起到伸张后撑起管体的作用。连接棒下管体19为一中空管，一端为内凹环形片体，以安装连接棒上管体17，另一端为中空并且底端加工内螺纹方便与形制与连接棒上底座18相似的连接棒下底座20的安装。连接棒下底座20形制与连接棒上底座18相似，有螺柱的一端与夹具主架体3进行螺纹连接。
通过图9可以看出，所述纵向支撑棒7包括：支撑棒上底座27、支撑棒上管体28、上支撑弹簧29、支撑棒内上管30、支撑棒内下管31、支撑棒下管体32、下支撑弹簧33、支撑棒下底座34。支撑棒上底座27一端为螺柱，方便与夹具主架体3进行螺纹连接，另一端开有外螺纹，方便与开有内螺纹的支撑棒上管体28进行螺纹连接。支撑棒上管体28为一中空管型，上端开有内螺纹，下端为一薄环形内凹片体，以方便支撑棒内上管30安装在其中并且不脱出。上支撑弹簧29的作用在于支撑和减振。支撑棒内上管30形制中空，一端为一突出的环形片体，另一端的管体内部开有内螺纹，以方便支撑棒内下管31上所对应的开有外螺纹凸起的部分进行螺纹连接。纵向支撑棒7其余部分未介绍部分均与本段上面所述部分对称相同。
通过图6可以看出，所述下压紧棒10主要包括：下压紧棒固定架11、扭簧固定槽12、下压紧棒转动杆13、配套螺母14、扭簧15、下压紧棒棒体16。其中下压紧棒固定架11为一中间开孔的正方体，底端焊接在夹具可动架体2上，孔中放置下紧棒棒体16。下压紧棒转动杆13实际为一螺栓，在两端与下压紧棒棒体16安装的位置需磨平以方便安装，此杆外端有配套螺母14辅助安装。
所述扭簧15中部套在下压紧棒转动杆13上，其中扭簧15所伸出的一端安装在扭簧固定槽12中，另一伸出端***下压紧棒棒体16底部开的孔中。下压紧棒棒体16形制为Y字型，底部开孔与下压紧棒转动杆13进行连接，并且纵向棒体的底端开孔以方便扭簧15的安装，下压紧棒棒体16的纵向部分的头部为一顶部为弧形的凸起，并且在该凸起的表面粘贴橡胶以增加摩擦和弹性。
图1为本方法的流程图。在三重迭代和算法的设计过程中，选用汉宁窗采样算法、海明窗采样算法和2N-1采样算法，分别对三种算法在不同的腔长距离和移相系数的条件下进行迭代运算。三种算法的计算式为：
Figure BDA0002523579790000131
Figure BDA0002523579790000132
2N-1采样窗由下式确定：
Figure BDA0002523579790000133
2N-1采样窗的值以特征多项式Px(x)的未知量x的多项式系数进行确定，此处的x＝exp(jn2π/N)，j为虚数单位，N为移相系数，n为倍频数。powermax此处为2。通过上述条件即可得到2N-1采样窗的值。将上述各采样窗带入到下式的wk处既可以得到各信号的采样权值，当被测件前表面到参考镜表面的光程大于被测件厚度光程时，以被测件厚度光程作为基频，反之以前者作为基频。作为厚度变化信号作为基频时，前表面信号、后表面信号和厚度变化信号所对应的倍频数分别为腔长系数M、M+1、1(此时M＝被测件前表面到参考镜的光程/被测件厚度变化的光程)。当以被测件前表面信号作为基频时，前表面信号、后表面信号和厚度变化信号所对应的倍频数分别为腔长系数1、M+1、M(此时M＝被测件厚度变化的光程/被测件前表面到参考镜的光程)。带入下式进行加权计算
Figure BDA0002523579790000141
Figure BDA0002523579790000142
Figure BDA0002523579790000143
Figure BDA0002523579790000144
上式中，k为当前干涉图的帧序数，对于汉宁窗和2N-1窗，Z＝2N-1，对于海明窗，Z＝2N。i＝f,r,f-r分别表示前表面信号、后表面信号和厚度变化信号，Z即为干涉图的最小必须采集帧数。显然，通过反正切以后既可以得到初始相位的包裹相位值，通过解包裹以后就可以得到真实的相位分布。
Figure BDA0002523579790000145
Figure BDA0002523579790000146
Figure BDA0002523579790000147
前表面形貌分布为hf(x,y)，后表面形貌分布为hr(x,y)，厚度变化的形貌分布为Tw(x,y)，λ0表示激光器进行测量时的起始波长，n1表示被测件的折射率，
Figure BDA0002523579790000148
如前所述的各信号的分类及表示方法，此时i＝f,r,f-r分别表示前表面、后表面和厚度变化信号的初始相位。当前条件下(该步移相系数、该步腔长系数和该步选择算法)，腔长系数M的迭代总步距为0-N(当前值)，步距为0.1。N的迭代总步距为8-12，单步步距为1，得到结果后根据算法的特性，以N为周期进行延拓，可以减少算法的计算成本。若数值计算的恢复的面形与真实面形的残余误差(前表面、后表面、厚度变化三个面形同时)小于15nm时，即判断为当前条件可用，同时将该步误差记录下来，以备处理。
计算各步误差，并且记录。上步迭代的可用测量条件中的单次最大误差应被储存在数据体中，数据体的结构特性被设计为包含腔长信息，其序数和坐标的数值包含移相系数信息，因此可用通过所设计的调用方法进行多种信息的一次性调用。
数据体的设计应包含丰富的信息，本发明的设计方法为：该数据体为三维数据体，第一维度和第二维度分别为行数和列数，第三维度是算法的序数，通过数据的放置方式，可以将第三维度的序数①设置为汉宁窗所在维度，第三维度的序数②设置为海明窗所在维度，第三维度的序数③设置为2N-1采样窗所在维度；腔长系数被分布在所有数据中的第一行，即列序数可以解读出当前腔长系数信息。行序数可以解读出移相系数，迭代的误差放置条件为：当前测量条件下算法可用时，将移相参数值N作为误差放置的行序数，即将该误差放置在当前测量条件下对应的对N行。
在数据定位和抽取时，所采用的判定方法为：以误差最小为第一判断条件，以满足第一判断条件时的最小必须采集帧数为第二判断条件，通过三个算法的该步误差(即上述不同测量条件下满足设置条件的各表面最大误差)作为定位信息，在数据体中进行定位，并且根据上步所述解读方法进行解读，得到当前最优的算法类型和移相系数。
在得到最优算法类型和最优移相系数后，指导测量方案的制定(移相值和最干涉图的小必须采集帧数)，并通过设定好的算法进行解相，得到目标信号的初始相位，完成信号的分离和解相的操作，从而得到所需的面形分布，最终实现多表面被测件的测量。
在干涉图的采集过程中，根据所设计的夹具进行被测件的夹持和消倾斜操作。
在本实施例中，在制定迭代和取值判定方法过程中，进行多表面数值分析时选用分别用泽尼克多项式对被测件的前表面、后表面和厚度变化信号进行多表面干涉的数值模拟，并且将叠加的干涉信号作为干涉图的模拟对象，从而进行误差分析和计算。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在制定迭代和取值判定方法过程中，尤其是在数据体的结构设计过程中，将三种算法(汉宁窗、海明窗和2N-1采样窗)得到的各表面误差的最大值储存在数据体第三维度中，不可用处的元素值为0，可用处的元素值为当前最大误差，其序号分别为①、②、③。在数据的定位和抽取方法的设计中，具体描述为：首先根据当前腔长系数进行定位(在数据体的第一行)，找到当前腔长系数所对应的列以后，以三列(分别是汉宁窗、海明窗和2N-1采样窗)数据为对比，找到误差最小的值，以该元素作为最小可用元素。该最小可用元素的列序数为腔长系数(开始迭代值加当前累计步距即可得到)，行序数即为当前可用最小移相系数，其第三维度序数值即为当前可用最优算法类型。
在本实施例中，在制定迭代和取值判定方法过程中，尤其是在迭代数据的求取过程中，根据采样算法的本身特性，只需要得到当前移相系数的迭代结果，即可以该结果进行数据延展，得到下一个多倍移相系数下的结果。因此该算法以移相系数为周期，其误差分布也遵循该周期特性，可以减少计算量。
在本实施例中，在制定迭代和取值判定方法过程中，尤其是基频的选择过程中，一般情况下对于较薄板，是以被测件的厚度变化信号作为基频。但是当厚度变化信号的光程小于前表面到参考镜之间的光程时，该条件就不再适用。此处采取的基频转换方法是，通过被测件前表面到参考镜之间光程与被测件的厚度变化的光程进行计算，当前者小于后者时，即以被测件前表面到参考镜之间的光程作为基频，反之以后者作为基频。基频的选择涉及到腔长系数的求解，因此需格外重视。本发明所提出的基频转换方法可以实现被测件可用测量位置的拓展和连续化，是本发明所具备的优越性之一。
在本实施例中，在制定迭代和取值判定方法过程中，尤其是迭代结果指导测量方案的制定过程中，最小必须采集的干涉图与算法类型和移相系数有关。汉宁窗和2N-1采样窗所必须的干涉图采集帧数为移相系数两倍减一帧。而海明窗算法所必须的采集帧数为移相系数值的两倍。
在本实施例中，在消倾斜过程中，使用基于PD控制的方式进行倾斜量的控制，可以实现被测件位置的自适应调节，使夹具上下两部分的误差减小，从而减小被测件表面的倾斜。具体而言：以夹具下方设置的激光测距传感器为基准值，以夹具上方设置的激光测距传感器所测得的值与基准值之间的差值作为控制的误差值，以降低该误差值为控制方向。控制实施的具体方式为：通过PLC控制器搭载PD控制算法，以电流输出作为控制量，作用在缠绕在磁致伸缩控制棒上的线圈(导线)上，当电流增大时，线圈缠绕下的磁致伸缩控制棒进行伸出，从而驱动夹具上方伸出，使夹具上下平行，完成消倾斜操作。
Figure BDA0002523579790000161
其中e(t)是两个激光测距传感器1所测得的夹具到参考镜之间的距离值的差值，以减小该差值为控制目标，u(t)为控制变量，t为时间，Kp为比例系数，T1为积分时间常数，此处使用PD控制，该种控制方式更为快捷，方便实现，因此积分时间常数设定为0。TD为微分常数。因为在控制过程中，对于***的描述方法较多的选用状态空间或传递函数描述法，此处给出PD控制律的传递函数描述：
Figure BDA0002523579790000162
s是复变量。G(s)是输入U(s)与输出E(s)之比。
在PD控制器中，对结果有决定性影响的是Kp，KD两个参数值的选择和优化，这个过程称为PD参数的整定，可以采用基于经验的整定方式进行整定和输入。输出量为可编程控制器输出端的电流值，直接作用在缠绕在磁致伸缩控制棒4的线圈上，从而达到使棒体长度改变，消除倾斜的目的。
通过图11和图12可以看出，解相的结果较为清晰，没有多种信号的混叠，并且求解的面形的误差较小，验证了本方法可以实现多表面透明被测件的高精度测量的有效性。
综上所述，本发明可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，基于波长移相的自适应调节三重迭代多表面测量，针对透明多表面平板进行测量。本发明步骤包括多表面干涉的数值迭代分析及误差的计算、根据数据放置方式对误差所在数据体进行结构设计、算法类型和关键参数的定位与抽取、根据算法参数和类型指导测量方案的实施并且使用所设计的夹具夹持被测件以实现测量。通过所设计的迭代算法和夹具，可以实现多表面被测件在任意测量位置下的灵活、精确测量和最优算法和参数的选取。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于：其实现过程主要步骤如下：
1)进行多表面干涉的数值迭代分析及误差的计算；
2)根据数据放置方式，对误差所在数据体进行结构设计；
3)进行算法类型和关键参数的定位与抽取；
4)根据算法参数和类型指导测量方案的实施，并且使用可消倾斜的夹具夹持被测件，以实现任意测量位置下多表面被测件的测量；
所设计的可消倾斜的夹具主要由激光测距传感器(1)、夹具可动架体(2)、夹具主架体(3)、磁致伸缩控制棒(4)、弹性连接棒(5)、工字架(6)、纵向支撑棒(7)、底座(8)、上压紧棒(9)、下压紧棒(10)、下压紧棒固定架(11)组成。
2.根据权利要求1所述可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于：在所述步骤1)中，各步迭代中计算各步误差，并且记录；将上步迭代的可用测量条件中的单次最大误差储存在数据体中，数据体的结构特性被设计为包含腔长信息，其序数和坐标的数值包含移相系数信息，用通过所设计的调用方法，进行多种信息的一次性调用；
在所述步骤1)中，进行迭代和取值判定，在迭代数据的求取过程中，根据采样算法的本身特性，只需要得到当前移相系数的迭代结果，即可对该结果进行数据延展，得到下一个多倍移相系数下的结果；在所述步骤1)中采用的算法以移相系数为周期，其误差分布遵循该周期特性，来减少计算量。
3.根据权利要求1所述可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于：在所述步骤1)中，进行数值迭代，在制定迭代和取值判定方法过程中，根据条件进行数值迭代处理：
当基频在选择时，对于较薄板，是以被测件的厚度变化信号作为基频；
而当厚度变化信号的光程小于前表面到参考镜之间的光程时，则进行所述当基频在选择时的条件就不再适用；此时采取的基频转换方法是：通过被测件前表面到参考镜之间光程与被测件的厚度变化的光程进行计算，当被测件前表面到参考镜之间光程小于被测件的厚度变化的光程时，即以被测件前表面到参考镜之间的光程作为基频，反之以被测件的厚度变化的光程作为基频。
4.根据权利要求1所述可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于，在所述步骤2)中，采用数据体进行结构设计方法为：
该数据体为三维数据体，第一维度和第二维度分别为行数和列数，第三维度是算法的序数，通过数据的放置方式，可将第三维度的序数①设置为汉宁窗所在维度，第三维度的序数②设置为海明窗所在维度，第三维度的序数③设置为2N-1采样窗所在维度；腔长系数M被分布在所有数据中的第一行，即列序数可解读出当前腔长系数信息；
行序数解读出移相系数，迭代的误差放置条件为：当前测量条件下算法可用时，将移相参数值N作为误差放置的行序数，即将该误差放置在当前测量条件下对应的对N行。
5.根据权利要求1所述可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，采用数据定位和抽取方式，在进行数据定位和抽取时，所采用的判定方法为：
以误差最小为第一判断条件，以满足第一判断条件时的最小必须采集帧数为第二判断条件，通过三个算法的该步误差，即不同测量条件下满足设置条件的各表面最大误差，作为定位信息，在数据体中进行定位，并且根据上步所述解读方法进行解读，得到当前最优的算法类型和移相系数；
在数据体的结构设计过程中，将采用汉宁窗、海明窗和2N-1采样窗此三种算法得到的各表面误差的最大值储存在数据体第三维度中，不可用处的元素值为0，可用处的元素值为当前最大误差，其序号分别为①、②、③；
并且在所述步骤3)中，在数据的定位和抽取方法的设计过程中，首先根据当前腔长系数进行定位，为在数据体的第一行；找到当前腔长系数所对应的列以后，以三列数据为对比，所述三列数据为分别是汉宁窗、海明窗和2N-1采样窗数据，找到误差最小的值，以该元素作为最小可用元素；该最小用元素的列序数为腔长系数，开始迭代值加当前累计步距可得到腔长系数，行序数即为当前可用最小移相系数，其第三维度序数值即为当前可用最优算法类型。
6.根据权利要求1所述可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于，在所述步骤4)中，在得到最优算法类型和最优移相系数后，指导测量方案的制定，得到移相值和最干涉图的小必须采集帧数，并通过设定好的算法进行解相，得到目标信号的初始相位，完成信号的分离和解相的操作，从而得到所需的面形分布，最终实现多表面被测件的测量。
7.根据权利要求1所述可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于，在可消倾斜的夹具中，所述夹具可动架体(2)形制为中空并且具有一定厚度的矩形，其上部和下部分别放置一个激光测距传感器(1)，下压紧棒固定架(11)通过焊接的方式固定在夹具可动架体(2)上，中空架体的上方开螺纹孔，以安装上压紧棒(9)；所述底座(8)形制为平板，底部(8)开凹槽与导轨配合，底座(8)上开四个螺纹孔，用于4根纵向支撑棒(7)的安装；
所述夹具主架体(3)形制为倒T型，纵向架体部分的上方开一个螺纹孔用于一个磁致伸缩控制棒(4)的安装，纵向架体部分的下方开两个螺纹孔，用于3个弹性连接棒(5)的安装，底部横向架体的中部开两个螺纹孔，用于工字架(6)的安装，底部横向架体的两端分别各开两个螺纹孔，用于纵向支撑棒的安装；
所述工字架(6)为工字型，该架体上方粘贴橡胶层以增加摩擦和增加弹性，下方的两侧各开一个螺纹孔，使用螺栓与夹具主架体(3)进行连接。
8.根据权利要求1所述可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于，在可消倾斜的夹具中，所述上压紧棒(9)包括上压紧棒底座(35)、上压紧棒上管体(36)、上压紧棒压紧弹簧(37)、上压紧棒下管体(38)、上压紧棒压紧头(39)；其中上压紧棒底座(35)底部为一螺柱，与夹具可动架体(2)进行螺纹连接，上压紧棒底座(35)另一头外面开外螺纹，与上压紧棒上管体(36)内部开的内螺纹进行螺纹连接；上压紧棒上管体(36)内中空，内部设置两根上压紧棒压紧弹簧(37)，下方为薄片体并且中间开孔，用于上压紧棒下管体(38)的安装；上压紧棒压紧头(39)的顶部为一半圆，下方为一长方体，并且顶部粘贴橡胶以增加摩擦和增大弹性。
9.根据权利要求1所述可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于，在可消倾斜的夹具中，所述磁致伸缩控制棒(4)包括控制棒上棒体(22)、控制棒下管体(23)、控制棒底座(24)、控制棒主棒体(25)、控制棒压紧弹簧(26)，控制棒上棒体(22)为一实心金属棒，一端为一螺柱，与夹具可动架体(2)连接，一端为头部突出扁平环状体，嵌于控制棒下管体(23)中，并且该端中部开矩形凹槽，用于控制棒主棒体(25)的安装；控制棒主棒体(25)两端为矩形金属块，中间为磁致伸缩材料制成的棒体，彼此镶嵌或者开孔后伸入压紧的方式进行连接，并且控制主棒体中部缠绕线圈，与控制器输出端相连；控制棒下管体(23)形制为中空管，一端为开孔薄片体，用于控制棒上棒体(22)的安装，并且保证不脱出，另一端管体内部开内螺纹，方便与外侧开外螺纹的控制棒底座(24)进行螺纹连接；控制棒底座(24)一端为螺柱，用于与夹具主架体(3)进行螺纹连接，另一端为中间开一矩形孔的圆台凸起；控制棒压紧弹簧(26)安装在管体中，以起到伸张后撑起管体的作用；
所述弹性连接棒(5)包括连接棒上管体(17)、连接棒上底座(18)、连接棒下管体(19)、连接棒下底座(20)、连接棒压紧弹簧(21)；其中连接棒上管体(17)形制为一中空管，一端内部开内螺纹，用于与外端开有外螺纹的连接棒上底座(18)的安装，一端为薄环形片体，以保证连接棒上管体(17)安装在连接棒下管体(19)中并且不脱出；连接棒上底座(18)一端为螺柱，用于与夹具主架体(3)进行螺纹连接，另一端为中间开一矩形孔的圆台凸起以方便外螺纹的加工；连接棒压紧弹簧(21)安装在管体中，以起到伸张后撑起管体的作用；连接棒下管体(19)为一中空管，一端为内凹环形片体，以安装连接棒上管体(17)，另一端为中空并且底端加工内螺纹，用于与形制与连接棒下底座(20)的安装；连接棒下底座(20)有螺柱的一端与夹具主架体(3)进行螺纹连接。
所述纵向支撑棒(7)包括支撑棒上底座(27)、支撑棒上管体(28)、上支撑弹簧(29)、支撑棒内上管(30)、支撑棒内下管(31)、支撑棒下管体(32)、下支撑弹簧(33)、支撑棒下底座(34)；所述下压紧棒(10)主要包括下压紧棒固定架(11)、扭簧固定槽(12)、下压紧棒转动杆(13)、配套螺母(14)、扭簧(15)、下压紧棒棒体(16)；其中下压紧棒固定架(11)为一中间开孔的正方体，底端焊接在夹具可动架体(2)上，孔中放置下紧棒棒体(16)；下压紧棒转动杆(13)为一螺栓，在两端与下压紧棒棒体(16)安装的位置需磨平以方便安装，此杆外端有配套螺母(14)辅助安装。
10.根据权利要求9所述可实现任意测量位置下多表面被测件的测量和算法选择的方法，其特征在于，特别是在所设计的可消倾斜的夹具中，支撑棒上底座(27)一端为螺柱，用于与夹具主架体(3)进行螺纹连接，另一端开有外螺纹，用于与开有内螺纹的支撑棒上管体(28)进行螺纹连接；支撑棒上管体(28)为一中空管型，上端开有内螺纹，下端为一薄环形内凹片体，用于支撑棒内上管(30)安装在其中并且不脱出；上支撑弹簧(29)的作用在于支撑和减振，支撑棒内上管(30)形制中空，一端为一突出的环形片体，另一端的管体内部开有内螺纹，用于支撑棒内下管(31)上所对应的开有外螺纹凸起的部分进行螺纹连接；
所述扭簧(15)中部套在下压紧棒转动杆(13)上，其中扭簧(15)所伸出的一端安装在扭簧固定槽(12)中，另一伸出端***下压紧棒棒体(16)底部开的孔中；下压紧棒棒体(16)形制为Y字型，底部开孔与下压紧棒转动杆(13)进行连接，并且纵向棒体的底端开孔，用于扭簧(15)的安装，下压紧棒棒体(16)的纵向部分的头部为一顶部为弧形的凸起，并且在该凸起的表面粘贴橡胶以增加摩擦和弹性。
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