[发明专利]一种位移量测量方法

说明书

本发明提供了一种位移量测量方法，本方法采用的装置包括光谱共聚焦位移传感器、超声测距传感器、检测平台、三维运动平台、控制模块，光谱共聚焦位移传感器和超声测距传感器固定在三维运动平台上，二者检测平面位于同一平面且与检测平台设置被测物体的平面相互平行；以两种不同粒度的运动速度将被测物体移动到探测器测距工作范围内，利用该方法进行微细尺寸样品的位移量检测，具有速度快、精度高、适应性强等优点。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种将超声检测技术结合到光谱共聚焦位移检测技术的位移量测量方法。

背景技术

光谱共聚焦位移检测技术的原理源于经典的共焦显微技术，它是在共焦显微技术的基础上加入了新的光学方法——彩色编码技术，因此扩展了聚焦的深度，解决了共焦显微技术中聚焦深度非常小的问题，使其可以应用在位移测量方面，并保留了共焦显微技术中高信噪比和高分辨率的优点。与目前常用的激光三角法相比，光谱共焦位移传感器具有更高的分辨力，并且光源发射和接收同光路，不会出现激光三角法光路容易被遮挡或者被测目标过于光滑而接收不到目标反射光的情况，对被测目标适应性强。

然而，受限于本身独特的光学系统结构设计，现有的光谱共聚焦位移传感器普遍存在工作范围短的特点，根据不同的规格，其工作范围通常只有0.15~15mm。例如，在先技术中，法国STIL公司的CCS Prima控制器采用的CL-MG系列光学镜头，其工作范围有0.1mm、0.4mm、1.4mm、4.0mm、1.2mm等几个规格；普雷茨特（PRECITEC）公司的CHRocodile 2S系列工作范围只有3~10mm。而且，工作范围越大，传感器的价格越昂贵。因此，工作范围虽然越小其精度较高，但是在实际的使用过程中对操作的要求越复杂。必须借助高精密的运动控制平台，将光谱共聚焦位移传感器的探头缓慢地移动到各规格传感器对应的工作距离上，稍微较大的位移动作就会偏移出工作范围造成无法获得检测数据的问题，需要重新调整运动控制平台使探头处于对应工作距离处，从而大大影响了光谱共聚焦位移传感器的使用效率，尤其是对尺寸微细的样品，进一步提高了其操作的复杂性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供了一种将超声检测技术结合到光谱共聚焦位移检测技术的位移量测量方法，以两种不同粒度的运动速度将被测物体移动到探测器测距工作范围内，利用该方法进行微细尺寸样品的位移量检测，具有速度快、精度高、适应性强等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种位移量测量方法，其特点在于：本方法采用的装置包括光谱共聚焦位移传感器、超声测距传感器、检测平台、三维运动平台、控制模块；所述的光谱共聚焦位移传感器和所述的超声位移探测固定在所述的三维运动平台上，并连接到所述的控制模块；所述的超声位移探测器与所述的光谱共聚焦位移传感器的检测平面位于同一平面，该检测平面与检测平台设置被测物体的平面相互平行；该方法包括以下步骤：

S1：在检测平台上固定好被测物体后，在控制模块上设置光谱共聚焦位移传感器工作距离和传感器工作范围；

S2：在控制模块上设置第一判定系数、第二判定系数、第一运动速度、第二运动速度，其中第一判定系数大于第二判定系数，第一运动速度大于第二运动速度；控制模块自动将S1步骤中设定的工作距离和工作范围的数值相加后，分别乘以第一判定系数和第二判定系数，从而获得第一判定阈值和第二判定阈值；

S3：控制模块发出指令使三维运动平台、光谱共聚焦位移传感器、超声测距传感器工作，同步触发超声测距传感器和三维运动平台；控制模块读取超声测距传感器返回的检测平面到被测物体的距离数据，并将超声测距数据与第一判定阈值进行比较，若距离大于第一判定阈值则进入S4步骤，若超声测距数据小于第一判定阈值则进入S7步骤；

S4：三维运动平台以第一运动速度，将光谱共聚焦位移传感器和超声测距传感器向接近被测物体方向调整；