[发明专利]一种光谱共焦测量系统的光源归一化处理方法

说明书

本发明公开了一种光谱共焦测量系统的光源归一化处理方法，是通过采集光谱共焦光源的信号，计算出光源的光谱强度分布，并将其转换成归一化系数。本发明能在正常测量过程中，对采集到的被测目标信号进行归一化处理，以解决光源光谱均匀性较差的问题，修正光源的均匀性引起的误差，以及系统其他光学器件的测量误差，从而能提高光谱共焦位移传感器测量精度和稳定性。

技术领域

本发明涉及非接触测量领域，特别涉及一种光谱共焦测量系统的光源归一化处理方法。

背景技术

光谱共焦位移传感器是一种新型的具有超高精度和超高稳定性的非接触光电式位移传感器。该技术是全球公认的一种准确可靠的非接触距离和厚度测量技术，并且是ISO25178国际标准推荐的为数不多的一种非接触三维测量技术。

光谱共焦技术利用共焦显微的原理，通过色散选频光学系统建立聚焦距离和波长之间的对应关系，再利用光谱仪解码对应的波长信息，从而获得相应的位移信息，其测量精度能够达到亚微米甚至更高。与传统的激光三角法相比，它更高的分辨力，而且对被测物表面纹理、倾斜和周围环境的杂散光等因素不敏感。并且由于光发射和接收同光路，不会出现激光三角法光路容易被遮挡或被测目标表面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。

正是由于光谱共焦位移传感器拥有诸多这样的优点，因此在微位移、微形变以及表面形貌扫描等方面有着广泛的应用前景。

在光谱共焦系统测量过程中，比较完美的光源是在各个光谱波段，光强均匀分布的白光光源，但在现实中并不存在这种光源，因此在现有的光源条件下，必须对光源的光谱信号进行归一化处理。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种光谱共焦测量系统的光源归一化处理方法，以期能解决现有光源条件下，在不同波长位置光强分布不均匀的问题，修正光源的均匀性引起的误差，以及系统其他光学器件的测量误差，从而能提高系统的测量精度和稳定性。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种光谱共焦测量系统的光源归一化处理方法，所述光谱共焦测量系统包括：光源组件、光谱信号色散组件、光谱信号接收组件、控制器组件和被测物体；

所述光源组件包括：白光LED光源，LED准直透镜和光纤准直镜；

所述光谱信号色散组件包括：Y型光纤耦合器和色散镜头；

所述Y型光纤耦合器的第一连接端口和第二连接端口分别与所述光源组件和光谱信号接收组件相连，所述Y型光纤耦合器的第三连接端口与所述色散镜头相连；其特点是，所述光源归一化处理方法包括如下步骤：

S1：将被测物体放置在色散镜头的正前方；

S2：所述光源组件发射的宽光谱光源信号，依次通过所述Y型光纤耦合器的第一连接端口、Y型光纤耦合器的第三连接端口和色散镜头后，色散到被测物体的表面；

S3：所述被测物体表面的色散光斑，依次通过所述色散镜头、Y型光纤耦合器的第三连接端口和第二连接端口后，由所述光谱信号接收组件接收；

S4：用挡板遮挡所述色散镜头，并打开白光LED光源，利用所述光谱信号接收组件采集一组光谱信号为亮背景信号{S1_i|i＝0，1，2...n-1}；其中，S1_i表示采集的第i个亮背景信号；n表示信号总数；

S5：用挡板遮挡所述色散镜头，并关闭白光LED光源，利用所述光谱信号接收组件采集一组光谱信号为暗背景信号{S2_i|i＝0，1，2...n-1}；其中，S2_i表示采集的第i个暗背景信号；