[發(fā)明專利]一種用于大范圍測(cè)量的光譜共焦測(cè)量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810828003.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN108981579B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭臻榮;張金雷;陶驍;常勝倩;劉思奇;孫鵬;張文濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02;G01B11/06
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種用于大范圍測(cè)量的光譜共焦測(cè)量系統(tǒng)，包括光源組件、光譜共焦測(cè)量組件和信號(hào)接收組件，其特征在于，還包括與所述光源組件和信號(hào)接收組件電連接的處理器；

所述光源組件包括寬光譜光源和與所述處理器電連接的可調(diào)諧濾光器，所述可調(diào)諧濾光器對(duì)寬光譜光源所發(fā)出的光束進(jìn)行過濾得到特定波長(zhǎng)范圍的光束；所述的光源組件還包括一準(zhǔn)直透鏡，所述準(zhǔn)直透鏡將經(jīng)可調(diào)諧濾光器得到的光束準(zhǔn)直出射至光譜共焦測(cè)量組件；

所述光譜共焦測(cè)量組件包括分光鏡和色散物鏡組，特定波長(zhǎng)范圍的光束依次透過分光鏡和色散物鏡組到達(dá)待測(cè)物體表面，待測(cè)物體表面反射回的光束經(jīng)分光鏡反射至信號(hào)接收組件；

所述信號(hào)接收組件包括與所述處理器電連接的CCD相機(jī)，所述CCD相機(jī)在分光鏡的反射光焦點(diǎn)處取像，獲得圖像信息并傳輸給處理器，所述處理器通過計(jì)算圖像光譜得到波長(zhǎng)信息，并根據(jù)波長(zhǎng)信息調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾光器輸出窄帶光，同時(shí)利用波長(zhǎng)與軸向距離的線性關(guān)系得到對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的位置信息；所述的信號(hào)接收組件還包括一將所述分光鏡反射的光束進(jìn)行聚焦的聚焦透鏡，所述的CCD相機(jī)設(shè)置于該聚焦透鏡的焦點(diǎn)處；

光束依次透過分光鏡和色散透鏡組到達(dá)待測(cè)物體表面，待測(cè)物體表面反射回的光束經(jīng)分光鏡反射至CCD相機(jī)進(jìn)行第一次測(cè)量，CCD相機(jī)將圖像信息傳輸給處理器，經(jīng)處理得到光強(qiáng)為峰值時(shí)的波長(zhǎng)λ；打開可調(diào)諧濾光器，取譜線FWHM的1/2為Δλ，得到峰值波長(zhǎng)范圍為(λ-Δλ，λ+Δλ)；控制可調(diào)諧濾光器兩端的電壓，使得寬光譜光源的光束經(jīng)可調(diào)諧濾光器后出射的窄帶光源光束的中心波長(zhǎng)在以上峰值波長(zhǎng)范圍內(nèi)遞增；測(cè)量得到一組隨出射光中心波長(zhǎng)變化的峰值波長(zhǎng)λ′₀，λ′₁，λ′₂…，均值處理得到最終的峰值波長(zhǎng)λ′；根據(jù)波長(zhǎng)與待測(cè)物體表面軸向距離的線性關(guān)系，再利用經(jīng)待測(cè)物體表面反射后的光譜信息得到相應(yīng)的位置信息，從而得到待測(cè)物體的高度或厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜共焦測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：

所述的寬光譜光源為鹵素?zé)艄庠础?/p>

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜共焦測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：

所述的寬光譜光源為激光驅(qū)動(dòng)寬光譜光源。

4.一種用于大范圍測(cè)量的光譜共焦測(cè)量方法，基于權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的光譜共焦測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括以下步驟：

1)打開寬光譜光源，光束依次透過分光鏡和色散透鏡組到達(dá)待測(cè)物體表面，待測(cè)物體表面反射回的光束經(jīng)分光鏡反射至CCD相機(jī)進(jìn)行第一次測(cè)量，CCD相機(jī)將圖像信息傳輸給處理器，經(jīng)處理得到光強(qiáng)為峰值時(shí)的波長(zhǎng)λ；

2)打開可調(diào)諧濾光器，取譜線FWHM的1/2為Δλ，根據(jù)步驟1)得到的波長(zhǎng)λ，得到峰值波長(zhǎng)范圍為(λ-Δλ，λ+Δλ)；

3)控制可調(diào)諧濾光器兩端的電壓，使得寬光譜光源的光束經(jīng)可調(diào)諧濾光器后出射的窄帶光源光束的中心波長(zhǎng)在以上峰值波長(zhǎng)范圍內(nèi)遞增；

4)采用步驟1)的方法測(cè)量得到一組隨出射光中心波長(zhǎng)變化的峰值波長(zhǎng)λ′₀，λ′₁，λ′₂…，均值處理得到最終的峰值波長(zhǎng)λ′；

5)判斷第一次測(cè)量得到的峰值波長(zhǎng)數(shù)據(jù)中是否還有數(shù)據(jù)未處理，若有，重復(fù)步驟2)和步驟3)，若數(shù)據(jù)已全部處理完，則關(guān)閉可調(diào)諧濾光器，使得光源系統(tǒng)出射寬光譜光源；

6)根據(jù)波長(zhǎng)與待測(cè)物體表面軸向距離的線性關(guān)系，再利用經(jīng)待測(cè)物體表面反射后的光譜信息得到相應(yīng)的位置信息，從而得到待測(cè)物體的高度或厚度。