[發明專利]一種光譜共焦測量系統中光學測頭的光束方向校準方法

有效

• 申請號: 202110941179.0
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113740033B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 洪津;吳洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種光譜共焦測量系統中光學測頭的光束方向校準方法，所述光譜共焦測量系統是在四軸精密位移臺(100)上通過夾具(90)設置有光學測頭(20)，且所述光學測頭(20)的光束接收端通過Y型光纖耦合器(60)分別與光源(10)和光譜儀(30)相連，并由控制器(70)控制所述光源(10)和所述光譜儀(30)；所述光學測頭(20)的光束色散端朝向精密線性位移臺(40)上的待測物(50)的表面，且所述精密線性位移臺(40)放置在旋轉工作臺(80)上；其特征在于，所述光學測頭的光束方向校準方法包括如下步驟：

步驟S1，以所述待測物(50)的中心位置為原點，以垂直所述待測物(50)表面并朝向光學測頭(20)的方向為Y軸正方向；以所述Y軸正方向順時針旋轉90°角的方向為X軸正方向，從而建立物體表面二維坐標系；粗調節所述旋轉工作臺(80)，使得所述光學測頭(20)與所述待測物(50)的表面達到初步垂直狀態；

利用控制器(70)點亮所述光源(10)并打開所述光譜儀(30)；

定義X軸方向移動次數為i，記X軸方向的掃描的總次數為m；

定義Y軸方向移動次數為j，記Y軸方向的掃描的總次數為n；

步驟S2，初始化j＝0；

移動所述四軸精密位移臺(100)并帶動所述光學測頭(20)沿Y軸方向移動，使得所述待測物(50)處于所述光學測頭(20)的量程范圍的起始位置；

移動所述四軸精密位移臺(100)并帶動所述光學測頭(20)沿X軸方向移動，使得所述光學測頭(20)光束色散端的光斑落在所述待測物(50)的中心位置；

步驟S3，初始化i＝0；

沿Y軸負方向第j次等間隔d′移動所述精密線性位移臺(40)，使得所述待測物(50)遠離所述光學測頭(20)；此時，第i次移動所述四軸精密位移臺(100)并帶動光學測頭(20)沿X軸正方向移動，使得光學測頭(20)的光束色散端的光斑沿著X軸正方向到達所述待測物(50)的邊緣處，記錄第j次Y軸移動下的第i次X軸移動時的距離以及所述光譜儀(30)所相應獲取的待測物(50)表面的峰值波長數據

步驟S4，將i+1賦值給i，沿X軸負方向第i次等間距d移動所述四軸精密位移臺(100)并帶動所述光學測頭(20)掃描所述待測物(50)的表面至所述待測物(50)的另一邊緣處；記錄第j次Y軸移動下的第i次X軸移動掃描時所述光譜儀(30)所相應獲取的待測物(50)表面的峰值波長令表示第j次Y軸移動下的第i組距離波長數據；

步驟S5，判斷i＞m-1是否成立，若成立，則X軸方向的掃描結束，并得到第j次Y軸移動下的m組數據后進行曲線擬合，所得到的第j個擬合曲線的斜率為k_j；否則，返回步驟S4；

步驟S6，移動所述四軸精密位移臺(100)并帶動所述光學測頭(20)沿X軸正方向移動，使得所述光學測頭(20)光斑落到所述待測物(50)的中心位置；

步驟S7，將j+1賦值給j后，判斷j＞n-1是否成立，若成立，則表示所述待測物(50)到達所述光學測頭(20)的量程范圍的末端位置，Y軸方向的掃描結束，從而得到n組斜率{k_j|j＝0,1,2,…,n-1}；否則，返回步驟S3順序執行；

步驟S8，判斷n組斜率{k_j|j＝0,1,2,…,n-1}是否均小于所設定的閾值，若是，則表示光學測頭(20)的光束與待測物(50)的表面垂直，從而完成光學測頭的光束方向校準；否則，表示光學測頭(20)的光束與待測物(50)的表面不垂直；并執行步驟S9；

步驟S9，微調所述旋轉工作臺(80)后，返回步驟S2順序執行。