[发明专利]激光共聚焦多点测高系统及测高方法

权利要求书

1.一种激光共聚焦多点测高系统，其特征在于：包括激光光源和共聚焦直线光路，所述共聚焦直线光路包括成像CMOS、成像后镜组、分光棱镜、成像前镜组和待测物面，所述激光光源通过准直镜向分光棱镜发射激光，所述激光的入射方向与共聚焦直线光路垂直，在所述激光光路的准直镜前方，设置微透镜阵列和第一分光镜，激光入射光位于第一分光镜的透光光路上，在所述第一分光镜的分光光路上设置第二分光镜，在所述第二分光镜的透光光路和分光光路上，分别设置正离焦PMT组和负离焦PMT组，在正离焦PMT组的光路上的正离焦位置设置正离焦小孔组，在负离焦PMT组的光路上的负离焦位置设置负离焦小孔组，所述微透镜阵列包括多个阵列排布的凸透镜，所述正离焦PMT组、负离焦PMT组、正离焦小孔组和负离焦小孔组的各特征数量和排列与微透镜阵列相对应。

2.根据权利要求1所述的激光共聚焦多点测高系统，其特征在于：在所述第一分光镜与共聚焦直线光路之设置主镜组。

3.根据权利要求2所述的激光共聚焦多点测高系统，其特征在于：所述第一分光镜与激光光路呈45度夹角，所述第二分光镜与第一分光镜平行布置。

4.根据权利要求3所述的激光共聚焦多点测高系统，其特征在于：所述第一分光镜和第二分光镜位于靠近所述主镜组的一侧。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光共聚焦多点测高系统，其特征在于：所述微透镜阵列的凸透镜为4个，呈正方形排列，正负离焦PMT组和正负离焦小孔组也呈正方形布置。

6.一种激光共聚焦多点测高方法，应用权利要求1至5中任一项所述的激光共聚焦多点测高系统，其特征在于：包括如下步骤：

（1）根据待测物面确定微透镜阵列及其排布；

（2）在待测物面位置设置平面标定板，调节平面标定板的水平位置，使多个正离焦PMT组和负离焦PMT组都能接收到能量且能量值最大，记能量最大值为E0，将此时的平面标定板的位置定为零点d0；

（3）将待测物面置于零点；

（4）通过测高系统获取待测物面的表面信息；

（5）根据正离焦PMT组和负离焦PMT组的各PMT的能量信息发生的变化，判断待测物面的各对应部位的表面状态：

a:当正离焦PMT组的PMT上能量不变而对应的负离焦PMT组的PMT上能量变小，则待测物面对应的表面为凹陷；

b:当负离焦PMT组的PMT上能量不变而对应的正离焦PMT组的PMT上能量变小，则待测物面对应的表面为凸起。

7.根据权利要求6所述的激光共聚焦多点测高方法，其特征在于：在步骤（2）中，还包括计算检测精度的步骤：将标定板从零点位置调整至d1位置，记录d1位置正离焦PMT组或负离焦PMT组中的一个PMT的表面能量值E1，则在平面标定板的移动位置范围内测高系统的检测精度为σ=（E1-E0）/(d1-d0)。