一种高深宽比微孔的测量装置及测量方法制造方法及图纸

本申请涉及一种高深宽比微孔的测量装置及测量方法，该装置包括相机、多通道光源、光束调节装置及载物台，所述载物台用于放置待测微孔样品；所述相机与所述载物台沿竖直方向同轴设置，所述相机与所述载物台之间设置光束调节装置；所述多通道光源用于输出不同的单色光源，并经由所述光束调节装置实现该测量所需光束的光强与方向转折；所述相机用于获取任一两种由待测微孔样品同一位置反射出的单色光源，并发送至计算机，采用多通道光源发出不同波段的光源，DMD调制单点光进行照射微孔，通过不同波段光强做差，光强差转高度，从而进行快速求出高深宽比微孔的高度。出高深宽比微孔的高度。出高深宽比微孔的高度。

【技术实现步骤摘要】
一种高深宽比微孔的测量装置及测量方法


[0001]本申请涉及精密光学测量的
，尤其涉及一种高深宽比微孔的测量装置及测量方法。

技术介绍

[0002]通常高深宽比大于5的孔被认为是具有高深宽比特征的微孔，此类微孔被广泛存在于各类机械工件中，微孔的加工精度影响工件性能，因此迫切需要高效率的微孔检测系统及方法，目前市面上测量高深宽比微孔形状、深度，通常有接触式测量和非接触式测量两种方法。
[0003]接触式测量，主要是将孔轴向剖开，采用高倍光学显微镜或SEM(扫描电子显微镜)等观察微孔形状、测量深度及微孔直径，这些检测方法虽然精度比较高，但是费时、费力且费用较高。
[0004]非接触测量，通常采用垂直扫描白光干涉技术或者激光CCD，这种测量方法虽然检测速度较接触式测量有所提升，但是结构复杂，价格昂贵，无法形成大批量的产业链。
[0005]综合了对微孔检测的各种方法中可以得出，接触式检测方法费时费力，对微孔的检测不便；非接触法中垂直扫描白光干涉技术受限于结构复杂，且受到微孔端面形貌的影响较大，不能获得微孔任意截面的信息；而且激光扫描CCD成像方法国内还没有产品化，造价相对较高不便于大批量的投入使用。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，实现高深宽比微孔快速精准的检测，且可形成大批量的产业链。本申请提供一种高深宽比微孔的测量装置及测量方法。采用如下的技术方案：
[0007]一种高深宽比微孔的测量装置，包括相机、多通道光源、光束调节装置及载物台，所述载物台用于放置待测微孔样品；
[0008]所述相机与所述载物台沿竖直方向同轴设置，所述相机与所述载物台之间设置光束调节装置；
[0009]所述多通道光源用于输出不同的单色光源，并经由所述光束调节装置实现该测量所需光束的光强与方向转折；
[0010]所述相机用于获取任一两种由待测微孔样品同一位置反射出的单色光源，并发送至计算机。
[0011]可选的，所述光束调节装置包括DMD空间调制器及光路中间体，所述DMD空间调制器与光路中间体沿水平方向同轴设置；
[0012]所述DMD空间调制器用于调节多通道光源所发出光束的光强度，所述光路中间体用于实现光束的方向转折。
[0013]可选的，所述光路中间体包括准直透镜组及物镜，所述准直透镜组用于实现光束的平行照射，所述物镜用于折射光束至待测微孔样品上。
[0014]可选的，所述光路中间体在DMD空间调制器与多通道光源之间设有平面反射镜，用于折射多通道光源所输出的光源至DMD空间调制器。
[0015]可选的，所述装置还包括一C型支架，所述载物台卡接固定在C型支架的中部；
[0016]所述光束调节装置固定在C型支架的上端，所述光束调节装置上端面设置有两通孔，分别用于安装相机及多通道光源。
[0017]可选的，所述载物台上设有XYZ微调装置，所述XYZ微调装置沿X轴、Y轴、Z轴具有直线运动自由度，用于调节待测微孔样品的位置。
[0018]可选的，所述XYZ微调装置上设有XY微调装置，所述XY微调装置为具有二维角运动自由度调节的倾角台，用于调节待测微孔样品的角度。
[0019]可选的，所述XY微调装置及XYZ微调装置上均设有调节旋钮。
[0020]可选的，所述多通道光源内置有一组可调节的滤光片组；所述滤光片组包括至少两片不同的滤光片。
[0021]一种高深宽比微孔的测量方法，应用上述中任一项所述的测量装置，该方法包括以下步骤：
[0022]步骤a：将待测微孔样品放置在载物台，多通道光源发出单色光，调整载物台至待测微孔样品为垂直射入状态；
[0023]步骤b：调节射入的单色光的光强度，通过光束调节装置调整成单点光；
[0024]步骤c：相机接收由待测微孔样品反射出的单色光，并发送至计算机生成具有高度与灰度值的曲线图；
[0025]步骤d：多通道光源发出另一种单色光，重复步骤b－c同样的操作；
[0026]步骤e：将对应生成的高度与灰度值的两条曲线进行相减处理，获取差动信号曲线，取差动曲线的斜率和截距，并与两单色光的灰度差换算获得待测微孔的深度值。
[0027]综上所述，本申请包括以下有益效果：
[0028]1.本申请提供一种兼具接触式测量的精度和非接触式测量的速度的检测高深宽比微孔装置，通过设置相机、多通道光源、光束调节装置及载物台，实现结构简单，易于操作，价格便宜，可移性强，可形成大批量的产业链。
[0029]2.采用多通道光源发出不同波段的光源，DMD调制单点光进行照射微孔，通过不同波段光强做差，光强差转高度，从而进行快速求出高深宽比微孔的高度。
[0030]3.载物台采用设置XYZ微调装置及XY微调装置，满足不同形状高深宽比微孔的结构，实用性强。
附图说明
[0031]图1是本实施例的整体结构主视图；
[0032]图2是本实施例的整体结构示意图；
[0033]图3是本实施例的XY微调装置示意图；
[0034]图4是本实施例的光束调节装置安装结构示意图；
[0035]图5是本实施例垂直微孔单色光反射路线；
[0036]图6是本实施例倾斜微孔单色光反射路线；
[0037]图7是本实施例微孔测量流程图。
[0038]附图标记说明：1、多通道光源；2、相机；3、DMD空间调制器；4、光路中间体；5、物镜；6、XY微调装置；7、载物台；8、支架；9、XYZ微调装置；10、旋钮；11、样品。
具体实施方式
[0039]以下结合附图1－7对本申请作进一步详细说明。
[0040]本申请实施例公开一种高深宽比微孔的测量装置，包括相机2、多通道光源1、光束调节装置、载物台7及支架8，所述支架8采用C型支架8，所述光束调节装置通过螺栓固定在C型支架8的上端，所述光束调节装置包括DMD空间调制器3及光路中间体4，所述DMD空间调制器3与光路中间体4沿水平方向同轴设置，且所述DMD空间调制器3是焊接在光路中间体4的尾部，所述光束调节装置上端面设置有两通孔，所述多通道光源1和相机2通过两个通孔连接在光路中间体4上，所述DMD空间调制器3、多通道光源1和相机2均与光路中间体4连通。
[0041]所述多通道光源1采用多通道LED光源，其竖直放置用于输出不同的单色光源，所述多通道光源1内置有一组可调节的滤光片组，所述滤光片组包括n片(n≥2)不同的滤光片，可用于分别发出不同波段的光λ1，λ2，λ3......λn。
[0042]所述光路中间体4在DMD空间调制器3与多通道光源1之间设有平面反射镜，多通道光源1发出的不同波段的光λ射入光路中间体4，光路中间体4通过平面反射镜将光线折射给DMD空间调制器3。
[0043]DMD空间调制器3用于调节多通道光源1所发出光束的光强度，打开DMD空间调制器3的针孔照明光模式，将光调制成单点光，具体操作为通过计算机下载一张本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高深宽比微孔的测量装置，其特征在于：包括相机、多通道光源、光束调节装置及载物台，所述载物台用于放置待测微孔样品；所述相机与所述载物台沿竖直方向同轴设置，所述相机与所述载物台之间设置光束调节装置；所述多通道光源用于输出不同的单色光源，并经由所述光束调节装置实现该测量所需光束的光强与方向转折；所述相机用于获取任一两种由待测微孔样品同一位置反射出的单色光源，并发送至计算机。2.根据权利要求1所述的一种高深宽比微孔的测量装置，其特征在于：所述光束调节装置包括DMD空间调制器及光路中间体，所述DMD空间调制器与光路中间体沿水平方向同轴设置；所述DMD空间调制器用于调节多通道光源所发出光束的光强度，所述光路中间体用于实现光束的方向转折。3.根据权利要求2所述的一种高深宽比微孔的测量装置，其特征在于：所述光路中间体包括准直透镜组及物镜，所述准直透镜组用于实现光束的平行照射，所述物镜用于折射光束至待测微孔样品上。4.根据权利要求3所述的一种高深宽比微孔的测量装置，其特征在于：所述光路中间体在DMD空间调制器与多通道光源之间设有平面反射镜，用于折射多通道光源所输出的光源至DMD空间调制器。5.根据权利要求1所述的一种高深宽比微孔的测量装置，其特征在于：所述装置还包括一C型支架，所述载物台卡接固定在C型支架的中部；所述光束调节装置固定在C型支架的上端，所述光束调节装置上端面设置有两通孔，分别用于安装相机及多通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴栋梁，易定容，袁涛，叶一青，刘奕乐，谢佳豪，林泽金，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：