【技术实现步骤摘要】
本申请涉及物体形貌光学检测，尤其涉及一种表面形貌检测系统、包括该表面形貌检测系统的硬度检测设备、应用于该表面形貌检测系统的表面形貌检测方法及应用于该硬度检测设备的硬度检测方法。
技术介绍
1、在检测物体硬度的过程中，先使用压头在物体表面形成压痕，再使用硬度仪量测该压痕的形状，以基于该压痕的形状和预设的数据处理方式计算物体的硬度值。
2、当物体的表面粗糙度较高(例如粗糙度sa＞0.7μm)时，硬度仪发射的光线容易被该压痕散射至多个不同方向，导致硬度仪难以较好地接收该压痕反射的光线，从而导致硬度仪抓取的压痕的形状模糊，无法准确量测压痕形貌，进而无法准确计算物体的硬度。
技术实现思路
1、鉴于以上内容，有必要提出一种表面形貌检测系统、硬度检测设备、表面形貌检测方法及硬度检测方法，以提高形貌检测精确性，实现准确量测和计算物体的硬度。
2、本申请实施例第一方面提供一种表面形貌检测系统，包括：光源，用于发射光源光；光引导组件，位于所述光源光的光路上，用于将所述光源光分成第一光束和第二光束，并引导所述第一光束和所述第二光束沿不同光路出射；第一调制器，位于所述第一光束的光路上，用于以第一频率调制所述第一光束并引导调制后的所述第一光束至待测物表面，所述第一光束在所述待测物表面反射后形成具有所述第一频率的探测光；以及参考光组件，包括固定连接的反射片和第二调制器，所述第二调制器基于调制信号驱动所述反射片以第二频率周期振动，使得所述第二光束经所述反射片反射后形成具有所述第二频率的参
3、在一些实施例中，所述第一调制器以所述第一频率在垂直于所述第一光束的光轴所在平面上绕所述光轴旋转，以调制所述探测光使所述探测光具有所述第一频率。
4、在一些实施例中，所述第一调制器包括第一四分之一波片，所述第一四分之一波片垂直于所述第一光和所述探测光的光轴。
5、在一些实施例中，所述第一调制器还包括第一半波片和声光调制器，所述第一半波片位于所述第一四分之一波片与所述光引导组件之间，所述声光调制器位于所述第一半波片与所述第一四分之一波片之间；所述第一半波片垂直于所述第一光和所述探测光的光轴，所述声光调制器与所述第一光束和所述探测光的光轴具有非零夹角。
6、在一些实施例中，所述第二调制器还用于基于所述调制信号驱动所述反射片沿所述第二光束的光轴位移。
7、在一些实施例中，所述第二调制器包括第一电极层、第二电极层和压电层，所述压电层位于所述第一电极层与所述第二电极层之间；所述调制信号施加至所述第一电极层和所述第二电极层时，所述压电层带动所述反射片以所述第二频率同步周期振动。
8、在一些实施例中，所述参考光组件还包括第二四分之一波片，所述第二四分之一波片位于所述光引导组件与所述反射片之间，用于改变所述第二光束和所述参考光的偏振态，使得所述光引导组件可将所述探测光和所述参考光合束后出射。
9、在一些实施例中，所述第二四分之一波片可绕所述参考光的光轴旋转，以调节所述参考光的光强。
10、在一些实施例中，所述第一光束和所述第二光束的其中一者为s偏振光，另一者为p偏振光。
11、在一些实施例中，所述光引导组件包括在所述光源光光路上依次排列的第二半波片和偏振分束器；所述第二半波片用于调制所述光源光的偏振方向，所述偏振分束器用于将来自所述第二半波片的光源光分成所述第一光束和第二光束出射。
12、在一些实施例中，所述第二半波片可绕所述光源光的光轴旋转，以调节所述第一光束与所述第二光束的分光比例。
13、本申请实施例第二方面提供一种硬度检测设备，包括：压头，具有锥形端；如上述任一表面形貌检测系统；以及硬度检测系统，分别电连接所述第一调制器、所述第二调制器及所述压头，所述硬度检测系统用于控制所述锥形端在待测物表面形成印痕，控制所述第一调制器调制所述第一光束，以获取所述探测光，控制所述第二调制器驱动所述反射片周期振动以获取所述参考光，并根据所述第一频率的探测光和所述第二频率的参考光检测所述待测物表面的印痕形貌，以基于所述印痕形貌计算所述待测物的硬度值。
14、在一些实施例中，所述硬度检测系统包括：光电探测器，用于接收所述探测光和所述参考光以生成时域信号；控制装置，电连接所述光电探测器，用于将所述时域信号转换为频域信号，转换所述时域信号为频域信号，基于第一目标频率值和第二目标频率值对应的频域信号，计算所述待测物的硬度值；所述第一目标频率值为所述第一频率与所述第二频率之和，所述第二目标频率值为所述第一频率与所述第二频率之差。
15、本申请实施例第三方面提供一种表面形貌检测方法，包括：控制光源发射光源光，所述光源光经光引导组件分为第一光束和第二光束并沿不同光路出射；控制第一调制器以第一频率调制所述第一光束，使得待测物反射的探测光具有所述第一频率，并控制第二调制器以第二频率调制所述第二光束，使得反射面反射的参考光具有所述第二频率；以及将所述探测光和所述参考光合束后出射，所述第一频率的探测光和所述第二频率的参考光用于获取所述待测物表面的形貌信息。
16、在一些实施例中，在所述控制第一调制器以第一频率调制所述第一光束，使得待测物反射的探测光具有所述第一频率，并控制第二调制器以第二频率调制所述第二光束，使得反射面反射的参考光具有所述第二频率的步骤之后，还包括：在扫描时段，驱动所述待测物与表面形貌检测系统产生相对位移，使得所述第一光束在所述待测物上的光斑持续位移；所述扫描时段结束后，在检测时段控制所述第二调制器驱动反射片沿所述第二光束的光轴位移。
17、本申请实施例第四方面提供一种硬度检测方法，包括：控制压头在待测物表面形成印痕；控制光源发射光源光，所述光源光经光引导组件分为第一光束和第二光束并沿不同光路出射；控制第一调制器以第一频率调制所述第一光束，使得待测物反射的探测光具有所述第一频率，并控制第二调制器以第二频率调制所述第二光束，使得反射面反射的参考光具有所述第二频率；以及将所述探测光和所述参考光合束后出射；以及根据所述第一频率的探测光和所述第二频率的参考光生成时域信号，转换所述时域信号为频域信号，基于第一目标频率值和第二目标频率值对应的频域信号，计算所述待测物的硬度值；所述第一目标频率值为所述第一频率与所述第二频率之和，所述第二目标频率值为所述第一频率与所述第二频率之差。
18、在一些实施例中，所述印痕为锥形印痕；在所述控制第一调制器以第一频率调制所述第一光束，使得待测物反射的探测光具有所述第一频率，并控制第二调制器以第二频率调制所述第二光束，使得反射面反射的参考光具有所述第二频率的步骤之后，所述硬度检测方法还包括：在扫描时段，驱动所述待测物与表面形貌检测系统产生相对位移，使得所述第一光束在所述待测物上的光斑从所述锥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种表面形貌检测系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第一调制器以所述第一频率在垂直于所述第一光束的光轴所在平面上绕所述光轴旋转，以调制所述探测光使所述探测光具有所述第一频率。
3.如权利要求1所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第一调制器包括第一四分之一波片，所述第一四分之一波片垂直于所述第一光和所述探测光的光轴。
4.如权利要求3所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第一调制器还包括第一半波片和声光调制器，所述第一半波片位于所述第一四分之一波片与所述光引导组件之间，所述声光调制器位于所述第一半波片与所述第一四分之一波片之间；
5.如权利要求1所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第二调制器还用于基于所述调制信号驱动所述反射片沿所述第二光束的光轴位移。
6.如权利要求5所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第二调制器包括第一电极层、第二电极层和压电层，所述压电层位于所述第一电极层与所述第二电极层之间；
7.如权利要求1所述的表面形貌检测系统，其特征在
8.如权利要求7所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第二四分之一波片可绕所述参考光的光轴旋转，以调节所述参考光的光强。
9.如权利要求1-8中任一项所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第一光束和所述第二光束的其中一者为S偏振光，另一者为P偏振光。
10.如权利要求9所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述光引导组件包括在所述光源光光路上依次排列的第二半波片和偏振分束器；
11.如权利要求10所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第二半波片可绕所述光源光的光轴旋转，以调节所述第一光束与所述第二光束的分光比例。
12.一种硬度检测设备，其特征在于，包括：
13.如权利要求12所述的硬度检测设备，其特征在于，所述硬度检测系统包括：
14.一种表面形貌检测方法，其特征在于，包括：
15.如权利要求14所述的表面形貌检测方法，其特征在于，在所述控制第一调制器以第一频率调制所述第一光束，使得待测物反射的探测光具有所述第一频率，并控制第二调制器以第二频率调制所述第二光束，使得反射面反射的参考光具有所述第二频率的步骤之后，还包括：
16.一种硬度检测方法，其特征在于，包括：
17.如权利要求16所述的硬度检测方法，其特征在于，所述印痕为锥形印痕；
...【技术特征摘要】
1.一种表面形貌检测系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第一调制器以所述第一频率在垂直于所述第一光束的光轴所在平面上绕所述光轴旋转，以调制所述探测光使所述探测光具有所述第一频率。
3.如权利要求1所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第一调制器包括第一四分之一波片，所述第一四分之一波片垂直于所述第一光和所述探测光的光轴。
4.如权利要求3所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第一调制器还包括第一半波片和声光调制器，所述第一半波片位于所述第一四分之一波片与所述光引导组件之间，所述声光调制器位于所述第一半波片与所述第一四分之一波片之间；
5.如权利要求1所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第二调制器还用于基于所述调制信号驱动所述反射片沿所述第二光束的光轴位移。
6.如权利要求5所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述第二调制器包括第一电极层、第二电极层和压电层，所述压电层位于所述第一电极层与所述第二电极层之间；
7.如权利要求1所述的表面形貌检测系统，其特征在于，所述参考光组件还包括第二四分之一波片，所述第二四分之一波片位于所述光引导组件与所述反射片之间，用于改变所述第二光束和所述参考光的偏振态，使得所述光引导组件可将所述探测光和所述参考光合束后...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晋元，陈熙平，黎延垠，杨凯翔，温正新，洪辰谕，
申请(专利权)人：富联裕展科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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