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基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统及方法技术方案

技术编号:19632405 阅读:32 留言:0更新日期:2018-12-01 13:38
一种基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统及方法,所述系统包括:双光梳扫描测距光路模块,用于测量被测物z方向上的一维距离信息;旋转平移模块,用于夹持并移动被测物,同时提供被测物x方向和y方向上的二维距离信息;数据采集与三维信息处理模块,其连接所述双光梳扫描测距光路模块和旋转平移模块,用于采集并整合所述双光梳扫描测距光路模块测量到的一维测距信息和所述旋转平移模块提供的二维距离信息,得到被测物的三维形貌信息。本发明专利技术的基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统及方法测量的景深大,测量的速度快,一维距离信息的获取测采用绝对测距方式,不担心断光,可测量阶梯面,可用于多种工业测量。

Three-dimensional topography measurement system and method based on dual-comb Scanning Ranging

A three-dimensional topography measurement system and method based on dual-comb scanning ranging is proposed. The system includes: a dual-comb Scanning Ranging optical path module for measuring one-dimensional distance information in Z direction of the measured object; a rotating translation module for clamping and moving the measured object; and a two-dimensional distance signal in X direction and Y direction of the measured object. Data acquisition and three-dimensional information processing module, which connects the two-light comb Scanning Ranging optical path module and the rotation translation module, is used to collect and integrate the one-dimensional ranging information measured by the two-light comb Scanning Ranging optical path module and the two-dimensional distance information provided by the rotation translation module to obtain the three-dimensional shape of the object being measured. Information. The three-dimensional topography measurement system and method based on dual-light comb Scanning Ranging have the advantages of large field depth, fast measurement speed, absolute ranging mode for obtaining one-dimensional distance information, no fear of light breakdown, and can measure step surface, which can be used for various industrial measurements.

【技术实现步骤摘要】
基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统及方法
本专利技术属于三维形貌测量
,具体涉及一种基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统及方法。
技术介绍
三维形貌测量技术广泛用于制造业中的安装、缺陷检测、逆向工程等领域,现有的三维形貌测量技术主要有扫描式三维测量方案和凝视三维测量方案。凝视测量因为测量的面积和景深有限,一维测量精度也不够高,在某些精密形貌测量中还需要使用扫描式三维测量。而扫描式三维测量方案又大概分为增量测量和绝对测量。基于增量测量的干涉形貌测量法不适合测量带有阶梯面这种光程变化剧烈的被测物,还有在测量粗糙表面时会因为后向散射原因出现断光,从而导致整个测量过程中断。而绝对式三维形貌测量技术纵向测量不担心断光,对折射率变化不敏感,但现有的绝对式三维测量方案测量速度慢,测量非模糊范围小,在很多应用场合都无法使用。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统及方法,以便解决上述问题的至少之一。本专利技术是通过如下技术方案实现的:作为本专利技术的一个方面,提供一种基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统,包括:双光梳扫描测距光路模块,用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统,其特征在于,包括:双光梳扫描测距光路模块,用于测量被测物在其出射激光方向上的一维距离信息,所述双光梳扫描测距光路模块的出射激光方向为z方向;旋转平移模块,用于夹持并移动被测物,同时提供被测物x方向和y方向上的二维距离信息;数据采集与三维信息处理模块,其连接所述双光梳扫描测距光路模块和所述旋转平移模块,用于采集并整合所述双光梳扫描测距光路模块测量到的一维测距信息和所述旋转平移模块提供的二维距离信息,得到被测物的三维形貌信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统,其特征在于,包括:双光梳扫描测距光路模块,用于测量被测物在其出射激光方向上的一维距离信息,所述双光梳扫描测距光路模块的出射激光方向为z方向;旋转平移模块,用于夹持并移动被测物,同时提供被测物x方向和y方向上的二维距离信息;数据采集与三维信息处理模块,其连接所述双光梳扫描测距光路模块和所述旋转平移模块,用于采集并整合所述双光梳扫描测距光路模块测量到的一维测距信息和所述旋转平移模块提供的二维距离信息,得到被测物的三维形貌信息。2.根据权利要求1所述的基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统,其特征在于,所述双光梳扫描测距光路模块包括:主振光学频率梳,其经分束器分成参考光和测量光;以及本振光学频率梳,其通过分束器分成两束光,一束与所述主振光学频率梳的参考光汇合并送入光电探测器作为测距的参考信号,另一束与所述主振光学频率梳的测量光汇合并送入光电探测器作为测距的测量信号;其中,所述主振光学频率梳与所述本振光学频率梳的中心频率的频率差为f0,重复频率的频率差为Δfrep,f0与Δfrep保证拍频信号的频率全部为正实数;所述双光梳扫描测距光路模块的测距光路为迈克尔逊干涉光路。3.根据权利要求1所述的基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统,其特征在于,所述旋转平移模块包括:旋转部分,包括:旋转台,其旋转平面垂直于所述双光梳扫描测距光路模块的出射激光;安装机构,其位于所述旋转台的靠近双光梳扫描测距光路模块的一侧,用于安装被测物;平移部分,用于固定所述旋转部分,并使所述旋转部分平移,包括:平移台,其平移方向平行于所述旋转台的旋转平面,为x方向;其中,所述旋转部分与所述平移部分同时工作,使所述双光梳扫描测距光路模块的出射激光在被测物表面呈螺旋状扫描。4.根据权利要求3所述的基于双光...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵显宇张福民曲兴华汤国庆赵宇航李雯靓周伦彬
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:天津,12

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