本发明专利技术公开了一种光谱共焦测量装置及测量方法，通过科学合理地设计由宽光谱光源、多芯光纤、共焦色散组件和光信号处理组件构成的光学系统，可获取光学系统中共焦焦点周围的部分离焦光，进而使得光信号处理组件得到具有一定宽度波峰以及中间夹有一锐利的波谷的光谱信号，根据得到的光谱信号中的波谷和两侧的波峰值数据进行处理并多次计算，依据计算值与被测面板在单位时间内的位移关系，则可实现高效准确以无接触地计算被测面板的面型或厚度。准确以无接触地计算被测面板的面型或厚度。准确以无接触地计算被测面板的面型或厚度。
【技术实现步骤摘要】
一种光谱黑洞共焦测量装置及测量方法
[0001]本专利技术涉及前沿光学检测领域，特别涉及一种光谱共焦测量装置及测量方法。
技术介绍
[0002]随着产业的发展，技术的进步和工艺水平的提高，许多类似手机透明面板的生产厂家，对于面板表面形状和厚度的测量需求越来越大，要求精度越来越高。以手机面板的生产为例，其设计越来越薄，对于直屏透明面板则应满足其平面度要求，部分曲面透明面板则应满足曲面面型要求，同时还应保证较高的测量效率。而其他有透明面板需求的行业对于精密测量的需求量同样巨大，其要求也更为复杂。对于这种情形，能实现非接触、测量快、精度高、成本经济的光学测量传感器已成为热门选择。
[0003]目前，国内使用最广泛的测量方式还是接触式测量，这种测量方式测量慢，容易划伤被测面板或残留有指纹或异物。对于国内非接触光学测量传感器，目前其还存在种类不多、适用面不广、成本较高和精度不足的问题，且高端无接触光学测量传感器主要由国外设计生产，引进购买成本很高。
[0004]对于常见的共焦光谱检测方法，是在光谱上获取锐利峰值信号进行分析,现有共焦光谱系统中为了提高测量精度要求光点越小越好，由于需要宽光谱光源,通常会尽可能缩小小孔或光纤尺寸，缩小尺寸后，获得的光点效果会更好，得到的光谱峰值信号更尖锐，测量信号为趋近单一的被测共焦焦点波长，从而获得精度更高的测量值，但是这样会使得光耦合到光纤会更困难或者光源通过小孔后使得光能变弱很多，从而导致被测面板表面所反射的光信号更弱，采用该检测方法若要提高分辨率，其难度会不断加大，制作设计成本也会提高。并且，在获得锐利的峰值信号后，也存在峰宽小于分辨采样区间，此时测量精度还会存在下降的问题。
[0005]为此，本专利技术即针对上述问题而研究提出。
技术实现思路
[0006]本专利技术目的是克服了现有技术的不足，提供一种光谱共焦测量装置及测量方法，可以改善现有技术存在的问题，能够增加测量的稳定性及测量精度，同时具有成本低的特点。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种光谱黑洞共焦测量装置，沿光轴依次设有：
[0009]宽光谱光源、多芯光纤4和共焦色散组件；
[0010]所述宽光谱光源用于提供及发射至少两种不同波段的光束；
[0011]所述多芯光纤4具有入射端、接收端和合并端，且所述多芯光纤4入射端包含有多条发出纤芯，所述多芯光纤4接收端包含有接收纤芯，所述多芯光纤4合并端40包含有入射端的发出纤芯和接收端的接收纤芯；
[0012]所述多芯光纤4入射端的发出纤芯相对应与宽光谱光源耦合连接，所述多芯光纤4
合并端40朝向共焦色散组件，所述多芯光纤4接收端44连接有光信号处理组件7；
[0013]所述共焦色散组件用于将多芯光纤4合并端40发出的光束轴向色散聚焦，并收集被测面板8相应表面的反射光聚焦于多芯光纤4合并端40上；
[0014]所述光信号处理组件7用于接收处理由多芯光纤4接收端44传输来的光信号。
[0015]如上所述一种光谱黑洞共焦测量装置，所述宽光谱光源包括用于提供及发射紫外光的第一光源1、用于提供及发射可见光的第二光源2和用于提供及发射红外光的第三光源3；所述多芯光纤4入射端包括相对应与第一光源1、第二光源2、第三光源3耦合连接的第一分支端41、第二分支端42和第三分支端43。
[0016]如上所述一种光谱黑洞共焦测量装置，所述多芯光纤4入射端具有纤芯Ⅱ、纤芯Ⅲ、纤芯Ⅳ、纤芯
Ⅴ
、纤芯
Ⅵ
和纤芯
Ⅶ
，所述第一分支端41具有纤芯Ⅱ和纤芯
Ⅴ
，所述第二分支端42具有纤芯Ⅲ和纤芯
Ⅵ
，所述第三分支端43具有纤芯Ⅳ和纤芯
Ⅶ
；所述多芯光纤4接收端44具有纤芯Ⅰ；所述多芯光纤4合并端40具有纤芯Ⅰ、纤芯Ⅱ、纤芯Ⅲ、纤芯Ⅳ、纤芯
Ⅴ
、纤芯
Ⅵ
和纤芯
Ⅶ
，且纤芯Ⅱ、纤芯Ⅲ、纤芯Ⅳ、纤芯
Ⅴ
、纤芯
Ⅵ
和纤芯
Ⅶ
紧密环绕纤芯Ⅰ。
[0017]如上所述一种光谱黑洞共焦测量装置，所述共焦色散组件包括准直透镜组5和色散聚焦透镜组6，所述多芯光纤4合并端40朝向准直透镜组5；当多芯光纤4的合并端40的光束射向准直透镜组5上时，所述准直透镜组5将光束准直为平行光束而射向色散聚焦透镜组6，色散聚焦透镜组6再将准直的平行光束聚焦于被测面板8相应表面，被测面板8所产生的反射光经过色散聚焦透镜组6收集并准直为平行光束后射向准直透镜组5上，准直透镜组5再将色散聚焦透镜组6准直的平行光束聚焦射向多芯光纤4的合并端40上，接着通过接收端44的接收纤芯将反射光束传递于光信号处理组件7上。
[0018]如上所述一种光谱黑洞共焦测量装置，所述多芯光纤4的合并端40与准直透镜组5之间设有挡光片，和/或所述准直透镜组5与色散聚焦透镜组6之间设有挡光片，和/或所述色散聚焦透镜组6与被测面板8之间设有挡光片。
[0019]如上所述一种光谱黑洞共焦测量装置，所述光信号处理组件7为光谱仪或颜色传感器。
[0020]如上所述一种光谱黑洞共焦测量装置，还包括用于放置被测面板8的XY位移平台9，进行测量时，调节多芯光纤4的合并端40和共焦色散组件同轴，将被测面板8放置于XY位移平台9上，通过调节XY位移平台9轴向移动，可使被测面板8相应表面与共焦色散组件的焦平面重合。
[0021]一种光谱黑洞共焦测量方法，使用如上所述一种光谱黑洞共焦测量装置，包括如下步骤：
[0022]S1、开启宽光谱光源，宽光谱光源发射的光经过所述多芯光纤4入射端的发出纤芯传输至所述多芯光纤4合并端40而射向共焦色散组件上；
[0023]S2、多芯光纤4合并端40射出的光束经过共焦色散组件轴向色散聚焦于被测面板8相应表面，由被测面板8表面进行反射，共焦色散组件则收集被测面板8表面的反射光而聚焦于多芯光纤4的合并端40上；
[0024]S3、反射光聚焦时，焦点在被测面板8表面的光会聚焦于多芯光纤4合并端40的发出纤芯上，该光在光谱中对应波长附近的光会离焦于合并端40的发出纤芯，由多芯光纤4合并端40的接收纤芯接收，并经由多芯光纤4接收端的接收纤芯传输至光信号处理组件7；
[0025]S4、光信号处理组件7收集到光信号并对光信号进行处理，光信号处理组件7会检测到两峰值信号与其中间无或低信号值，依据信号值对应波长在轴向色散关系，获得被测距离。
[0026]如上所述一种光谱黑洞共焦测量方法，所述步骤S4中，光信号处理组件7检测到两组两峰值信号与其中间无或低信号值时，依据信号值对应波长在轴向色散关系，获得两组被测距离，两组被测距离差值为被测面板8的厚度。
[0027]如上所述一种光谱黑洞共焦测量方法，所述步骤S4中，将被测面板8放置于XY位移平台9上以使被测面板8在XY平面移动，依据所测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光谱黑洞共焦测量装置，其特征在于沿光轴依次设有：宽光谱光源、多芯光纤(4)和共焦色散组件；所述宽光谱光源用于提供及发射至少两种不同波段的光束；所述多芯光纤(4)具有入射端、接收端和合并端，且所述多芯光纤(4)入射端包含有多条发出纤芯，所述多芯光纤(4)接收端包含有接收纤芯，所述多芯光纤(4)合并端(40)包含有入射端的发出纤芯和接收端的接收纤芯；所述多芯光纤(4)入射端的发出纤芯相对应与宽光谱光源耦合连接，所述多芯光纤(4)合并端(40)朝向共焦色散组件，所述多芯光纤(4)接收端(44)连接有光信号处理组件(7)；所述共焦色散组件用于将多芯光纤(4)合并端(40)发出的光束轴向色散聚焦，并收集被测面板(8)相应表面的反射光聚焦于多芯光纤(4)合并端(40)上；所述光信号处理组件(7)用于接收处理由多芯光纤(4)接收端(44)传输来的光信号。2.根据权利要求1所述一种光谱黑洞共焦测量装置，其特征在于所述宽光谱光源包括用于提供及发射紫外光的第一光源(1)、用于提供及发射可见光的第二光源(2)和用于提供及发射红外光的第三光源(3)；所述多芯光纤(4)入射端包括相对应与第一光源(1)、第二光源(2)、第三光源(3)耦合连接的第一分支端(41)、第二分支端(42)和第三分支端(43)。3.根据权利要求2所述一种光谱黑洞共焦测量装置，其特征在于所述多芯光纤(4)入射端具有纤芯Ⅱ、纤芯Ⅲ、纤芯Ⅳ、纤芯
Ⅴ
、纤芯
Ⅵ
和纤芯
Ⅶ
，所述第一分支端(41)具有纤芯Ⅱ和纤芯
Ⅴ
，所述第二分支端(42)具有纤芯Ⅲ和纤芯
Ⅵ
，所述第三分支端(43)具有纤芯Ⅳ和纤芯
Ⅶ
；所述多芯光纤(4)接收端(44)具有纤芯Ⅰ；所述多芯光纤(4)合并端(40)具有纤芯Ⅰ、纤芯Ⅱ、纤芯Ⅲ、纤芯Ⅳ、纤芯
Ⅴ
、纤芯
Ⅵ
和纤芯
Ⅶ
，且纤芯Ⅱ、纤芯Ⅲ、纤芯Ⅳ、纤芯
Ⅴ
、纤芯
Ⅵ
和纤芯
Ⅶ
紧密环绕纤芯Ⅰ。4.根据权利要求1
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3任一项所述一种光谱黑洞共焦测量装置，其特征在于所述共焦色散组件包括准直透镜组(5)和色散聚焦透镜组(6)，所述多芯光纤(4)合并端(40)朝向准直透镜组(5)；当多芯光纤(4)的合并端(40)的光束射向准直透镜组(5)上时，所述准直透镜组(5)将光束准直为平行光束而射向色散聚焦透镜组(6)，色散聚焦透镜组(6)再将准直的平行光束聚焦于被测面板(8)相应表面，被测面板(8)所产生的反射光...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙保福，宋素霜，
申请(专利权)人：珠海横琴美加澳光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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