光谱共焦检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了光谱共焦检测系统及方法，同步触发直线电机位移平台和光谱共焦位移传感器，以预设的扫描间距、扫描长度及采样频率，直线电机位移平台采集XY轴的坐标值、光谱共焦位移传感器实时同步采集Z轴的坐标值；完成一次采样后，控制直线电机位移平台移动预设的距离，不需要反馈直线电机位移平台移动到位的信号，光谱共焦位移传感器再次进行采样。不仅极大地提高了检测效率，实现对物体快速连续精密扫描，而且尤其适用于精细的二维轮廓与三维形貌的检测。此外，控制精度高、结构简单、运行稳定。

【技术实现步骤摘要】
光谱共焦检测系统及方法
本专利技术涉及光学检测
，具体是光谱共焦检测系统及方法。
技术介绍
光学测量与成像技术，通过光源、被测物体和探测器三点共轭，消除焦点以外的杂散光，得到比传统宽场显微镜更高的横向分辨率，同时由于引入针孔探测具有了轴向深度层析能力，通过焦平面的上下平移从而得到物体的微观三维空间结构信息。这种三维成像能力使得共焦三维显微成像技术已经广泛应用于生物医学、材料分析、工业探测及计量等各种不同的领域之中。现有的光学测量与成像技术主要激光成像，其功耗大、成本高，而且精度较差，难以胜任复杂异形表面(如曲面、弧面、凸凹沟槽等)的快速高精度、稳定检测或者成像的需求。光谱共焦成像技术比激光成像具有更高的精度，而且能够显著降低功耗和成本。但现有的光谱共焦检测大都是静态检测，检测面积有限，难以胜任复杂异形表面。虽然也有些镜头可以移动，但由于光谱共焦检测是高精密度的检测，为了精确控制移动精度以达到精密检测的目的，镜头每移动一次，需要反馈移动到位的信号给控制模块，控制模块接收到移动到位的信号才发送采样命令给传感器，形成伺服式的移动控制，如此循环。这样的检测方式严重限制了扫描效率，难以胜任快速检测的需要。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种光谱共焦检测方法，运行于光谱共焦检测装置中，所述光谱共焦检测装置至少包括光谱共焦位移传感器、检测平台、直线电机位移平台和控制模块，所述直线电机位移平台的动子上设置有所述检测平台或所述光谱共焦位移传感器，该方法包括以下步骤：S1：在控制模块中设置检测类型、所述光谱共焦位移传感器的类型和采样频率；S2：校准所述光谱共焦检测装置；S3：同步触发所述直线电机位移平台和所述光谱共焦位移传感器，以预设的扫描间距、扫描长度及采样频率，所述直线电机位移平台采集XY轴的坐标值、所述光谱共焦位移传感器实时同步采集Z轴的坐标值；S4：完成一次采样后，控制所述直线电机位移平台移动预设的距离，不需要反馈所述直线电机位移平台移动到位的信号，所述光谱共焦位移传感器再次进行采样；S5：重复步骤S4，得到检测结果。作为对技术方案的改进，所述检测类型包括检测高度差、平面度、粗糙度和透明件厚度。作为对技术方案的改进，所述检测类型包括检测物体的二维轮廓、三维形貌。作为对技术方案的改进，校准所述光谱共焦检测装置的具体步骤为：所述控制模块发出指令控制所述光谱共焦位移传感器和所述直线电机位移平台自动回到初始位置，所述控制模块自动校准所述初始位置X轴、Y轴、Z轴的坐标，以所述初始位置作为原点。需要说明的是，除了上述校准方式外，本专利技术还可以采用另外一种校准方式：所述控制模块采集所述光谱共焦位移传感器和所述直线电机位移平台实时位置的X轴、Y轴、Z轴坐标，以所述实时位置作为原点。作为对技术方案的改进，所述位移平台设置有光栅尺，用于精确控制所述位移平台移动预设的距离。作为对技术方案的改进，所述光谱共焦位移传感器设置在移动平台上。本专利技术还提供了一种光谱共焦检测系统，包括采样模块和控制模块，所述采样模块至少包括光谱共焦位移传感器、检测平台、直线电机位移平台，所述直线电机位移平台的动子上设置有所述检测平台或所述光谱共焦位移传感器；所述控制模块包括扫描控制单元，用于设置检测类型、所述光谱共焦位移传感器的类型和采样频率，校准所述采样模块和所述控制模块，以及发出指令同步触发所述直线电机位移平台和所述光谱共焦位移传感器，以预设的扫描间距、扫描长度及采样频率，所述直线电机位移平台采集XY轴的坐标值、所述光谱共焦位移传感器实时同步采集Z轴的坐标值，完成一次采样后，控制所述直线电机位移平台移动预设的距离，不需要反馈所述直线电机位移平台移动到位的信号，控制所述光谱共焦位移传感器再次进行采样，如此循环；所述控制模块还包括数据处理单元，用于接收、分析和存储得到XYZ轴的坐标值。作为对技术方案的改进，所述检测类型包括检测高度差、平面度、粗糙度和透明件厚度。作为对技术方案的改进，所述检测类型包括检测物体的二维轮廓、三维形貌。本专利技术至少具有以下有益效果：(1)提供了一种采用同步触发扫描方式的光谱共焦检测方法，通过同步触发方式，结合高精密的直线电机位移平台，连续扫描采样，不需要反馈直线电机位移平台移动到位的信号，由此可实现对物体快速连续精密扫描，尤其适用于精细的二维轮廓与三维形貌的检测。(2)除了检测平台可以移动外，光谱共焦位移传感器也可以在三维空间中移动，如此，直线电机位移平台和光谱共焦位移传感器可以联动，使得该光谱共焦检测系统及方法可以检测外形极为复杂的物体，而且进一步提高了检测效率，并同时可以使光谱共焦检测装置的检测区域的体积更小。(3)具有多种检测类型，可检测产品的高度差、平面度、2D轮廓与3D形貌、粗糙度、透明件厚度等，由此扩展了该系统及方法的应用领域，而且采样多种校准模式，使系统的用户体验更好。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例1中光谱共焦检测方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例1中光谱共焦检测方法的扫描示意图；图3是本专利技术实施例1中光谱共焦检测系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例1中光谱共焦检测系统的实体结构示意图；图5是本专利技术实施例1中直线电机位移平台的结构示意图；图6是本专利技术实施例2中光谱共焦检测系统的实体结构示意图。主要元件符号说明：A-采样模块，B-控制模块，A1-光谱共焦位移传感器，A2-直线电机位移平台，B1-扫描控制单元，B2-数据处理单元，1-机架，2-伸缩装置，21-伸缩装置的定子，22-伸缩装置的动子，23-中继控制器，3-检测平台，31-底层，32-中间层，41-第一移动装置，42-第二移动装置，43-第三移动装置，6-悬臂，51-传输链，7-立柱。具体实施方式在下文中，将更全面地描述本专利技术的各种实施例。本专利技术可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本专利技术的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本专利技术理解为涵盖落入本专利技术的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。在下文中，可在本专利技术的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本专利技术的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。在本专利技术的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。在本专利技术的各种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱共焦检测方法，运行于光谱共焦检测装置中，所述光谱共焦检测装置至少包括光谱共焦位移传感器、检测平台、直线电机位移平台和控制模块，所述直线电机位移平台的动子上设置有所述检测平台或所述光谱共焦位移传感器，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：在控制模块中设置检测类型、所述光谱共焦位移传感器的类型和采样频率；S2：校准所述光谱共焦检测装置；S3：同步触发所述直线电机位移平台和所述光谱共焦位移传感器，以预设的扫描间距、扫描长度及采样频率，所述直线电机位移平台采集XY轴的坐标值、所述光谱共焦位移传感器实时同步采集Z轴的坐标值；S4：完成一次采样后，控制所述直线电机位移平台移动预设的距离，不需要反馈所述直线电机位移平台移动到位的信号，所述光谱共焦位移传感器再次进行采样；S5：重复步骤S4，得到检测结果。

【技术特征摘要】
1.一种光谱共焦检测方法，运行于光谱共焦检测装置中，所述光谱共焦检测装置至少包括光谱共焦位移传感器、检测平台、直线电机位移平台和控制模块，所述直线电机位移平台的动子上设置有所述检测平台或所述光谱共焦位移传感器，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：在控制模块中设置检测类型、所述光谱共焦位移传感器的类型和采样频率；S2：校准所述光谱共焦检测装置；S3：同步触发所述直线电机位移平台和所述光谱共焦位移传感器，以预设的扫描间距、扫描长度及采样频率，所述直线电机位移平台采集XY轴的坐标值、所述光谱共焦位移传感器实时同步采集Z轴的坐标值；S4：完成一次采样后，控制所述直线电机位移平台移动预设的距离，不需要反馈所述直线电机位移平台移动到位的信号，所述光谱共焦位移传感器再次进行采样；S5：重复步骤S4，得到检测结果。2.根据权利要求1所述的光谱共焦检测方法，其特征在于，所述检测类型包括检测高度差、平面度、粗糙度和透明件厚度。3.根据权利要求1所述的光谱共焦检测方法，其特征在于，所述检测类型包括检测物体的二维轮廓、三维形貌。4.根据权利要求1所述的光谱共焦检测方法，其特征在于，校准所述光谱共焦检测装置的具体步骤为：所述控制模块发出指令控制所述光谱共焦位移传感器和所述直线电机位移平台自动回到初始位置，所述控制模块自动校准所述初始位置X轴、Y轴、Z轴的坐标，以所述初始位置作为原点；或者，所述控制模块采集所述光谱共焦位移传感器和所述直线电机位移平台实时位置的X轴、Y轴、Z轴坐标，以所述实时位置作为原点。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊民，廖福秀，贺佳贵，邹志英，
申请(专利权)人：王俊民，
类型：发明
国别省市：山东,37