[实用新型]基于光片显微镜的三维表面形貌仪

说明书

本实用新型公开了一种基于光片显微镜的三维表面形貌仪，包括照明模块和成像模块；所述照明模块包括光源，光学准直器和柱形透镜依次沿同一光轴设置，所述的成像模块包括显微镜物镜，镜筒透镜和相机依次沿同一光轴设置，所述成像模块的光轴与照明模块的光轴的夹角为90度。本实用新型采用光片扫描的方式测量表面形貌，其扫描成片状扫描，非逐点扫描测量，有效提高测量速度。

技术领域

本实用新型专利涉及表面形貌测量技术，尤其涉及一种基于光片显微镜的三维表面形貌仪，成像精度可达到显微镜的微米级别。

背景技术

物体表面形貌包括物体表面粗糙度、波纹度、表面结构等，在工程中，零件的表面形貌可以影响甚至决定其性能，测量和表征其表面时非常重要的。表面三维形貌检测是获取物体表面形态特征的一种重要手段，也是记录、比较和复制物体形态特征的基础，它在机器视觉、自动加工和生物和医学等领域具有重要意义和广阔的应用前景。

三维表面形貌检测主要分为接触式表面形貌检测和非接触式表面形貌检测两种。其中，非接触式三维形貌检测技术大部分是采用光学测量技术，结合传统光学计量技术和信息光学及信息处理技术，目前主要有相移干涉法、激光全息法、光学散斑法、激光光触针法等方法。现有大多数非接触式三维表面形貌仪结构复杂，价格较为昂贵。

实用新型内容

本实用新型解决现有技术的不足，提供一种基于光片(light sheet)显微镜的三维表面形貌仪，该三维表面形貌仪具有速度快、成本低以及成像分辨率高的特点。

本实用新型专利采用的技术方案如下：

本实用新型提出的一种基于光片显微镜的三维表面形貌仪，包括照明模块和成像模块；

所述照明模块包括光源，光学准直器和柱形透镜依次沿同一光轴设置，所述的成像模块包括显微镜物镜，镜筒透镜和相机依次沿同一光轴设置，所述成像模块的光轴与照明模块的光轴的夹角为90度。

更进一步具体实施方式中，所述的光源通过柱形透镜后只聚焦在柱形透镜焦点附近，从而形成光片。

更进一步具体实施方式中，所述的相机得到的图像Z轴位置信息即垂直样品表面方向的计算方法为：Z＝i×Pixel_size×sin(π/4)/M，Pixel_size为图像像素点像素值，M为显微镜的物镜放大倍率，i为图像中的像素点横坐标。

更进一步具体实施方式中，所述的相机为CCD或CMOS。

更进一步具体实施方式中，所述的三维表面形貌仪下部安装一可沿X轴和Y轴移动的电机工作台，工作台水平设置。

本实用新型提出的一种自动扫描形貌仪的三维图像拼接方法，

包括x-y电动工作台在x方向或y方向(平行样品表面方向)上对待测样本进行扫描步骤；

将这一系列图像按水平坐标进行顺序进行拼接形成三维表面形貌图步骤。

本实用新型专利的有益效果如下：

1)本实用新型采用光片扫描的方式测量表面形貌，其扫描成片状扫描，非逐点扫描测量，有效提高测量速度。

2)本实用新型结构简单，成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图像像素位置与空间位置函数关系原理图。

其中，光源1，光学准直器2，柱形透镜3，待测样品4，显微镜物镜5，镜筒透镜6，相机7。

具体实施方式

实施例1