[实用新型]一种显微成像高精度三维检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高精度检测领域，特别涉及一种显微成像高精度三维检测装置。

背景技术

随着科学技术的高速发展，精细加工的精度不断提高和加工对象的不断变化，对几何量的检测提出了越来越高的要求。在激光精细加工的检测中，目前通常广泛地采用普通的显微镜加CCD连接计算机系统作为观察及二维检测系统。由于在目前的CCD图像传感器制造技术条件下，图像传感器的动态范围由它的信号饱和电平和噪声电平决定。它反映了器件在不同光照度下的工作范围。其数值可以用输出端的信号峰值电压与均方根噪声电压的比值来表示，其单位符号通常为dB，一般为60-80dB，而人眼在观察目标时，可以看清目标的最低照度为1lx，在夏天的中午，当目标照度达到3×10⁵lx时，人眼仍可以看清目标。由此可知，通过眼睛瞳孔的自动调节，人眼分辨物体的动态范围大致为110dB，用动态范围较小的图像传感器记录动态范围较高的图像，总会有图像信息的丢失。对高动态范围的图像的显示也碰到同样的困难，一般需进行对数变换后进行显示。现有的图象处理装置可以对一帧图像进行处理，实现图像的增强、校正和变换等处理，但其能力有限，对记录时就已经丢失的信息是很难或根本不能在后续的处理过程中得到恢复。

目前市场的显微镜作为检测系统存在以下几方面的问题。一是检测系统通过CCD所获取的显微图像的在一定的光照条件所摄取的，动态范围较窄，尤其是光照过亮或过暗，均会影响显微成像质量，因此无法记录和表达检测场景中亮区和暗区的图像信息，增加其细节特征，难以在满足特定检测环境下微细精密加工产品检测；二是无法实现被检测物体的三维检测，使用不方便，缺乏人性化的检测功能和操作界面。

为了得到工件加工清晰显微图像，实现对加工效果进行客观分析、科学评判和精确测量，急需在观察、检测前提高显微图像的动态范围，以获取场景的丰富信息。另外，实现被检物体的Z轴信息的测量，对提高检测系统的应用范围也具有重要的意义。

发明内容

本实用新型是针对现在高精度检测中信息易流失的问题，提出了一种显微成像高精度三维检测装置，在所述显微镜上加装数字CCD图像传感器和光栅尺，并将其与及计算机系统相连接，在显微镜光源和载物台之间加装光学梯度衰减片和控制机构，满足特定检测环境下微细精密加工产品检测要求。

本实用新型的技术方案为：一种显微成像高精度三维检测装置，包括显微成像系统、载物平台、显微镜光源、电机、计算机系统，还包括梯度衰减片、光栅尺和CCD图像传感器，显微成像系统正下方为载物平台，被测器件放在载物平台上，在载物平台和下方的显微镜光源之间有梯度衰减片，载物平台由电机驱动，光栅尺安装在显微成像系统的调焦机构中，光栅尺与计算机系统连接，将Z轴位移信息送入计算机系统，计算机系统与电机控制连接，CCD图像传感器与显微成像系统连接，并通过图象采集卡与计算机系统连接。

所述光栅尺选用SM12为一精密小型光栅测量系统，由一套精密直线滚珠轴承，复位弹簧，玻璃光栅，LED光照系统组成。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型显微成像高精度三维检测装置，提高检测系统的清晰度和精度，并通过加装光栅尺的装置，实现Z轴运动量的检测改进和提高显微图像检测精度，为激光束精细加工、集成电路及生物医学检测等提供更高水平的检测手段。

附图说明

图1为本实用新型显微成像高精度三维检测装置中宽动态显微成像检测装置示意图；

图2为本实用新型显微成像高精度三维检测装置中人眼对不同灰度级别敏感特性图；

图3为本实用新型显微成像高精度三维检测装置中多分辨率锥形层次图；

图4为本实用新型显微成像高精度三维检测装置中宽动态显微图像生成流程图。

具体实施方式

首先，由计算机系统控制光学梯度衰减片到第一位置，再通过数字CCD采集图像到计算机内存中，然后控制光学梯度衰减片到第二位置，通过数字CCD再采集同一场景的不同灰度一帧图像到计算机内存中，这两帧不同灰度强度的同一场景图像，包含了宽的动态范围，将由后续的处理合成一帧高动态范围输出。