一种基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器及测距方法技术

技术编号:45212933 阅读:10 留言:0更新日期:2025-05-09 18:59
本发明专利技术涉及高精度线位移测量技术领域,具体提供一种基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器及测距方法,传感器包括光源和光谱仪,以及沿出射光路依次设置的:轴锥透镜组、二元透镜和偏振折叠透镜组,通过轴锥透镜组将光源提供的光束整形为环形结构光,再通过二元透镜将环形结构光按照波长进行衍射分束,形成多个不同波长光环带,再通过优化设计的偏振折叠透镜组对光束的像差和轴向色散进行校正,使得某一波长光聚焦在待测物表面,通过待测物将该波长光沿原光路反射,利用光谱仪捕捉该波长光信号,通过波长‑位移测量曲线确定位移量,实现高速测量的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高精度线位移测量,尤其涉及一种基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器及测距方法


技术介绍

1、彩色共焦线位移传感器能够以较高的精度实现单点测量。其工作原理是:宽带光源发出的复色光经色散物镜轴向扩散后,会沿光轴方向形成一系列的汇聚焦点,每一个焦点对应一个唯一波长。因此,波长与轴上位置形成了一组确定的线性对应关系,通过对样品表面反射光束进行峰值波长提取并将波长数据代入对应的波长位移曲线,即可获取待测物体所处的轴上位置。由于不需要使用辅助设备进行深度扫描,所以相比于共聚焦显微镜和白光干涉仪,彩色共焦线位移传感器成为了半导体制造、精密检测、材料科学等领域广泛使用的测量设备。随着工业制造技术的发展,也对彩色共焦线位移传感器提出了高精度、小型化、高测速的更高要求。

2、现有的彩色共焦线位移传感器测量方案可以分为传统方案与方案:

3、传统结构采用复杂的色散物镜进行轴向色散,虽然精度较高,但是体积庞大,无法应用于对占用空间有限的场所,例如膜层厚度检测、微纳制造等领域。

4、基于的彩色共焦线位移传感器可以有效的实现小型化,但本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器,包括光源和光谱仪,其特征在于,还包括沿出射光路依次设置的:

2.根据权利要求1所述的基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器,其特征在于,还包括设于所述光源和所述轴锥透镜组间光路上的消色差准直透镜,所述消色差准直透镜用于将所述光源提供的光束准直为平行光。

3.根据权利要求1所述的基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器,其特征在于,所述光源提供的光束为偏振光,波长范围为400nm-1000nm。

4.根据权利要求2所述的基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器,其特征在于,所述轴锥透镜组包括:第一轴锥透镜和第二轴锥透镜...

【技术特征摘要】

1.一种基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器,包括光源和光谱仪,其特征在于,还包括沿出射光路依次设置的:

2.根据权利要求1所述的基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器,其特征在于,还包括设于所述光源和所述轴锥透镜组间光路上的消色差准直透镜,所述消色差准直透镜用于将所述光源提供的光束准直为平行光。

3.根据权利要求1所述的基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器,其特征在于,所述光源提供的光束为偏振光,波长范围为400nm-1000nm。

4.根据权利要求2所述的基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器,其特征在于,所述轴锥透镜组包括:第一轴锥透镜和第二轴锥透镜,所述第一轴锥透镜和所述第二轴锥透镜的相邻面形为配做的锥形面,所述轴锥透镜组将经过所述消色差准直透镜射出的平行光处理为中心无光线的环形结构光。

5.根据权利要求1所述的基于环形结构光的彩色共焦线位移传感器,其特征在于,所述衍射元件为二元透镜、光栅或菲涅尔波带片。

6.根据权利要求5所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙宇佳周文渊李文昊刘兆武
申请(专利权)人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
类型:发明
国别省市:

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