[發明專利]一種光譜共焦位移傳感器測距計算方法、系統、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202011080716.9
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112230236A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 胡祺;左洪昊;丁毅;王棟云;胡國亮;王翔
• 申請（專利權）人: 武漢烽火凱卓科技有限公司
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 王振宇

本發明涉及一種光譜共焦位移傳感器測距計算方法、系統、裝置及可讀存儲介質，通過采集光譜儀感測的光線信息，并將其轉換為標準色度系統的三刺激值，進而根據標準色度系統的三刺激值與物鏡組焦距的函數關系得到物鏡組焦距，解決了現有技術光譜共焦位移傳感器在光譜儀感測的光線信息位于已有光譜量程之外時，焦距的測量會產生一定誤差的技術問題，達到了在不改變現有光譜共焦位移傳感器硬件的情況下，提高光譜共焦位移傳感器測距精度的效果。

技術領域

本發明涉及測距技術領域，特別涉及一種光譜共焦位移傳感器測距計算方法、系統、裝置及存儲介質。

背景技術

光譜共焦位移傳感器是基于共焦原理采用復色光為光源的傳感器,其測量精度能夠達到百納米量級,可用于表面呈漫反射或鏡反射的物體的測量。此外,光譜共焦位移傳感器還可以對透明物體進行單向厚度測量。由于其在測量位移方面具有高精度的特性，對于單層和多層透明物體,除準確測量該物體位移之外,還可以單方向測量其厚度。同時光譜共焦位移傳感器是一種非接觸測量位移傳感器，具有體積小、精度高、速度快等優點，在先進制造領域應用廣泛。

光譜共焦位移傳感器在測量過程中對物體表面反射信號的處理是至關重要的一環，目前對于反射進針孔的光信號的處理都是根據已有光色和與之對應的波長長度展開對照查找操作，對于位于已有光譜量程之外的光信號的波長的測量和與之對應的凸透鏡焦距的測量之間存在較大的誤差。

發明內容

本發明提供一種光譜共焦位移傳感器測距計算方法、系統、裝置及存儲介質，以解決現有技術中存在的光譜共焦位移傳感器在光譜量程之外的光信號的測量過程中存在較大誤差的技術問題。

本發明解決上述技術問題，本發明提出一種光譜共焦位移傳感器測距計算方法，所述光譜共焦位移傳感器測距計算方法包括以下步驟：

響應于所述光譜共焦位移傳感器的測距請求，光譜儀通過小孔感測到滿足共焦條件的光線顏色信息；

將所述光線顏色信息分解為三刺激值信息，并根據預設轉換關系將所述光線顏色信息的三刺激值轉換為標準色度系統的三刺激值；

根據標準色度系統的三刺激值與物鏡組焦距的函數關系及所述標準色度系統的三刺激值得到所述光譜共焦位移傳感器與待測物體表面共焦的焦距值，并根據所述焦距值換算得到距離值。

優選地，所述預設轉換關系，具體包括：

以R、G、B代表光線顏色信息分解的三刺激值，其中R代表紅色、G代表綠色、B代表藍色，同時以r、g、b代表色度坐標，則：

以X、Y、Z代表標準色度系統的三刺激值，其中，X代表紅色、Y代表綠色、Z代表藍色，同時以x、y、z代表色度坐標，則：

基于預設理想原色的色度坐標表，白點歸一之后的三維x、y、z色度圖可以得到：

將x、y、z與r、g、b分別以X、Y、Z與R、G、B代換，即可獲得光線顏色信息的三刺激值與標準色度系統的三刺激值之間的轉換關系。

優選地，所述標準色度系統的三刺激值與焦距的函數關系具體包括：

對不同波長的光進行線性取樣，并記錄取樣光線在所述標準色度系統的三刺激值及在所述物鏡組下的焦距；

將所述標準色度系統的三刺激值與對應取樣光線的波長進行擬合，獲取所述標準色度系統的三刺激值與所述波長的函數關系作為刺激函數，并將所述波長與物鏡組焦距進行擬合，獲取所述波長與所述物鏡組焦距的函數關系作為焦距函數；

將所述刺激函數與所述焦距函數的波長代換掉，得到所述標準色度系統的三刺激值與所述物鏡組焦距的函數關系。