[实用新型]一种改进的斜照明式彩色共聚焦测量系统

说明书

本实用新型公开了一种改进的斜照明式彩色共聚焦测量系统，其包括照明光路、水平运动平台、反射光路、采集光路和计算模块。水平运动平台上能安装被测物。照明光路的入射光部分聚焦至被测物表面，再反射至所述反射光路，再在反射光路上反向射回，并经过反射光路上的分光镜侧向射出反射光路，射向所述采集光路。所述计算模块连接于所述采集光路和所述水平运动平台。本测量系统以倾斜射入测试光波的方式对被测物表面信息进行采集，采集光路采集到的波长信息代表当前测量物表面的相对轴向高度，计算模块通过结合水平运动平台扫描测量被测物整个表面的高度变化值，生成表面三维形貌图。本实用新型不仅适用于水平表面的探测，也适用于竖直表面的探测。

技术领域

本实用新型涉及非接触式表面三维形貌检测领域，具体而言，涉及一种改进的斜照明式彩色共聚焦测量系统。

背景技术

随着科学技术的快速发展，物体表面三维形貌测量领域受到越来越多学者的广泛关注，彩色共聚焦技术作为物体表面三维形貌重构技术之一，近几年也有了很大的发展。与传统的激光共聚焦技术相比，彩色共聚焦技术无需依赖位移平台的轴向扫描即可实现测量，对测量精度和测量效率都有了很大的提高。

然而，现有的一些彩色共聚焦技术只能实现对物体水平表面的测量，不能够实现对物体竖直表面的测量。应用范围具有一定的局限性。

实用新型内容

为了解决现有彩色共聚焦技术只能实现对物体水平表面的测量，不能够实现对物体竖直表面的测量技术问题，本实用新型提出了一种改进的斜照明式彩色共聚焦测量系统，本实用新型的技术方案如下。

本实用新型首先提出一种改进的斜照明式彩色共聚焦测量系统。该测量系统包括照明光路、水平运动平台、反射光路、采集光路和计算模块。水平运动平台上能安装被测物。照明光路的入射光部分聚焦至被测物表面，再反射至所述反射光路，再在反射光路上反向射回，并经过反射光路上的分光镜侧向射出反射光路，射向所述采集光路。所述计算模块连接于所述采集光路和所述水平运动平台。其中，照明光路的中心线与反射光路的中心线关于水平运动平台的法线对称，且与水平运动平台均呈夹角θ，且0θ≤θ_max，θ_max为采集光路能接收到光波信号的倾斜临界角。当θθ_max时，彩色相机采集到由被测物面反射回的能量将逐渐减少，将不再有光线返回探测器，此时彩色相机完全接受不到信号。

本实用新型的方案利用彩色共聚焦距离测量方法以倾斜射入测试光波的方式对被测物表面信息进行采集，测量光线由于倾斜角度偏转到其他方向无法直接由样品表面反射回光线采集器，故添加反射光路将聚焦光全反射回接收系统 (即采集光路)进行光束信息采集。采集光路采集到的波长信息代表当前测量物表面的相对轴向高度，计算模块通过结合水平运动平台扫描测量被测物整个表面的高度变化值，生成表面三维形貌图。本实用新型不仅适用于水平表面的探测，也适用于竖直表面的探测。将本实用新型的整个测量系统沿逆时针旋转 90度即可完成对竖直表面的探测。

作为本实用新型的改进的斜照明式彩色共聚焦测量系统的进一步改进，所述照明光路包括复色光源、光纤、照明小孔机构、第一色散管镜和第一聚焦透镜；光纤的一端连接到复色光源，另一端朝向照明小孔机构上的照明小孔，指向照明小孔后端的第一色散管镜；复色光源发出的光通过光纤和照明小孔，成为点光源，点光源的光通过第一色散管镜成为准直光，再通过第一聚焦透镜成为沿照明光路的中心线依次聚焦的多光束。其中，所述第一聚焦透镜为平凸透镜，能将准直线汇聚射出。

作为本实用新型的改进的斜照明式彩色共聚焦测量系统的进一步改进，所述水平运动平台为二维运动平台，由纵向分移动和横向分移动合成水平方向的运动；测量系统还包括能驱动水平运动平台沿水平横向和水平纵向移动的驱动模块，所述计算模块连接于所述驱动模块，实现对被测物的位移精确控制和记录，以进行后续的三维模型计算。