[發(fā)明專利]一種斜照明式的彩色共聚焦測量系統(tǒng)及檢測方法

在審

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• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112857263A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設計）人: 余卿;尚文鍵;張雅麗;程方;張一;王翀;董聲超;肖澤禎
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G01B9/04
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 陳曉思

1.一種斜照明式的彩色共聚焦測量系統(tǒng)，其特征在于：所述測量系統(tǒng)包括光源模塊、色散鏡頭模塊、運動載物模塊、反射鏡頭模塊和采集計算模塊；所述光源模塊朝向所述色散鏡頭模塊；所述色散鏡頭模塊具有直線型的入射光通道，所述反射鏡頭模塊具有直線型的反射光通道；入射光通道和反射光通道的中心延長線相交于所述運動載物模塊上裝載的被測物的表面；入射光傾斜射入運動載物模塊上裝載的被測物的表面；入射光中心線與載物面法線的夾角為入射角，入射角大于所述色散鏡頭模塊的信號收集角；所述反射鏡頭模塊的末端為角錐棱鏡；所述色散鏡頭模塊的側(cè)向設置光線采集通道，所述光線采集通道朝向所述采集計算模塊；所述采集計算模塊還連接于所述運動載物模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜照明式的彩色共聚焦測量系統(tǒng)，其特征在于：入射光通道的中心線和反射光通道的中心線相互垂直。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜照明式的彩色共聚焦測量系統(tǒng)，其特征在于：所述光源模塊包括光源(1)、入射光纖(2)和第一小孔機構(gòu)(3-1)；所述第一小孔機構(gòu)(3-1)設有第一小孔；所述入射光纖的一端連接到所述光源(1)，另一端朝向所述第一小孔以及第一小孔后端的所述色散鏡頭模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斜照明式的彩色共聚焦測量系統(tǒng)，其特征在于：所述色散鏡頭模塊包括第一色散管鏡(4-1)、第二色散管鏡(4-2)、分光鏡(10)和第一物鏡(5-1)；所述第一色散管鏡(4-1)、分光鏡(10)和第一物鏡(5-1)從前到后依次設置在入射光路上；所述第二色散管鏡(4-2)設置所述分光鏡(10)的側(cè)邊，形成所述光線采集通道，所述光線采集通道垂直于所述入射光路；入射光的入射角大于所述第一物鏡(5-1)的信號收集角。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜照明式的彩色共聚焦測量系統(tǒng)，其特征在于：所述反射鏡頭模塊包括設置在反射光路上的第二物鏡(5-2)、準直透鏡(8)和角錐棱鏡(9)；所述第二物鏡(5-2)、準直透鏡(8)和角錐棱鏡(9)相對于所述運動載物模塊由近及遠設置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜照明式的彩色共聚焦測量系統(tǒng)，其特征在于：所述運動載物模塊包括X-Y位移平臺(7)；所述X-Y位移平臺(7)具有三層重疊的移動層，底層固定，中層相對底層進行縱向移動，上層相對中層進行橫向移動，上層用于裝載被測物(6)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斜照明式的彩色共聚焦測量系統(tǒng)，其特征在于：所述采集計算模塊包括第二小孔機構(gòu)(3-2)、光學傳感器(11)和計算機(12)；所述第二小孔機構(gòu)(3-2)設有第二小孔；所述光線采集通道的光經(jīng)過所述第二小孔到達所述光學傳感器(11)，所述光學傳感器(11)連接于所述計算機(12)，所述計算機(12)還連接于所述運動載物模塊。

8.一種斜照明式的彩色共聚焦檢測方法，其特征在于，應用于權(quán)利要求1～7任意一項所述的斜照明式的彩色共聚焦測量系統(tǒng)，包括以下步驟：

P1，所述光源模塊射出復色光束通過所述色散鏡頭模塊，色散成不同波長的多個光束，并聚焦至所述運動載物模塊上裝載的被測物的表面，移動運動載物模塊以進行被測物表面各位置圖像信息采集；

P2，入射光在被測物的表面反射至所述反射鏡頭模塊，經(jīng)過所述反射鏡頭模塊末端的角錐棱鏡的180度反射，返回所述運動載物模塊；

P3，經(jīng)過步驟P2的光束又再反射回所述色散鏡頭模塊的入射光通道，在入射光通道內(nèi)反射至所述色散鏡頭模塊側(cè)向的光線采集通道，最后射向所述采集計算模塊；所述采集計算模塊采集被測物表面反射的聚焦光斑的波長和顏色信息，再通過波長信息結(jié)合運動載物模塊的位移信息計算出被測物表面的相對軸向高度數(shù)據(jù)，將采樣點信息的軸向高度與對應的水平位置坐標信息進行三維點云建模生成表面形貌圖像。