[发明专利]光谱共焦检测系统及方法

说明书

本发明提供了光谱共焦检测系统及方法，同步触发直线电机位移平台和光谱共焦位移传感器，以预设的扫描间距、扫描长度及采样频率，直线电机位移平台采集XY轴的坐标值、光谱共焦位移传感器实时同步采集Z轴的坐标值；完成一次采样后，控制直线电机位移平台移动预设的距离，不需要反馈直线电机位移平台移动到位的信号，光谱共焦位移传感器再次进行采样。不仅极大地提高了检测效率，实现对物体快速连续精密扫描，而且尤其适用于精细的二维轮廓与三维形貌的检测。此外，控制精度高、结构简单、运行稳定。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，具体是光谱共焦检测系统及方法。

背景技术

光学测量与成像技术，通过光源、被测物体和探测器三点共轭，消除焦点以外的杂散光，得到比传统宽场显微镜更高的横向分辨率，同时由于引入针孔探测具有了轴向深度层析能力，通过焦平面的上下平移从而得到物体的微观三维空间结构信息。这种三维成像能力使得共焦三维显微成像技术已经广泛应用于生物医学、材料分析、工业探测及计量等各种不同的领域之中。

现有的光学测量与成像技术主要激光成像，其功耗大、成本高，而且精度较差，难以胜任复杂异形表面(如曲面、弧面、凸凹沟槽等)的快速高精度、稳定检测或者成像的需求。

光谱共焦成像技术比激光成像具有更高的精度，而且能够显著降低功耗和成本。但现有的光谱共焦检测大都是静态检测，检测面积有限，难以胜任复杂异形表面。虽然也有些镜头可以移动，但由于光谱共焦检测是高精密度的检测，为了精确控制移动精度以达到精密检测的目的，镜头每移动一次，需要反馈移动到位的信号给控制模块，控制模块接收到移动到位的信号才发送采样命令给传感器，形成伺服式的移动控制，如此循环。这样的检测方式严重限制了扫描效率，难以胜任快速检测的需要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种光谱共焦检测方法，运行于光谱共焦检测装置中，所述光谱共焦检测装置至少包括光谱共焦位移传感器、检测平台、直线电机位移平台和控制模块，所述直线电机位移平台的动子上设置有所述检测平台或所述光谱共焦位移传感器，该方法包括以下步骤：

S1：在控制模块中设置检测类型、所述光谱共焦位移传感器的类型和采样频率；

S2：校准所述光谱共焦检测装置；

S3：同步触发所述直线电机位移平台和所述光谱共焦位移传感器，以预设的扫描间距、扫描长度及采样频率，所述直线电机位移平台采集XY轴的坐标值、所述光谱共焦位移传感器实时同步采集Z轴的坐标值；

S4：完成一次采样后，控制所述直线电机位移平台移动预设的距离，不需要反馈所述直线电机位移平台移动到位的信号，所述光谱共焦位移传感器再次进行采样；

S5：重复步骤S4，得到检测结果。

作为对技术方案的改进，所述检测类型包括检测高度差、平面度、粗糙度和透明件厚度。

作为对技术方案的改进，所述检测类型包括检测物体的二维轮廓、三维形貌。

作为对技术方案的改进，校准所述光谱共焦检测装置的具体步骤为：

所述控制模块发出指令控制所述光谱共焦位移传感器和所述直线电机位移平台自动回到初始位置，所述控制模块自动校准所述初始位置X轴、Y轴、Z轴的坐标，以所述初始位置作为原点。

需要说明的是，除了上述校准方式外，本发明还可以采用另外一种校准方式：

所述控制模块采集所述光谱共焦位移传感器和所述直线电机位移平台实时位置的X轴、Y轴、Z轴坐标，以所述实时位置作为原点。

作为对技术方案的改进，所述位移平台设置有光栅尺，用于精确控制所述位移平台移动预设的距离。

作为对技术方案的改进，所述光谱共焦位移传感器设置在移动平台上。