[发明专利]一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置及方法

权利要求书

1.一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：包括上位机（1）、电子控制模块（2）、低倍成像模块（3）、调焦机构（4）、高倍成像模块（5）、样件夹持装置（7）、Y轴电动平移台（8）及X轴电动平移台（9）；所述Y轴电动平移台（8）垂直设于X轴电动平移台（9）上，所述样件夹持装置（7）设于Y轴电动平移台（8），用于固定待测样件（6），所述调焦机构（4）设于样件夹持装置（7）上方；所述调焦机构（4）自上到下包括带刹车的步进电机（41）、Z轴电动平移台（42）和相机夹持机构（43）；所述低倍成像模块（3）自上到下包括低倍放大镜头（31）、工业相机（32）和照明光源（33），对待测样件（6）表面进行高速低倍成像，定位缺陷位置；所述高倍成像模块（5）自上到下包括高倍放大镜头（51）、工业相机（52）和照明光源（53），用于精确测量所述缺陷尺寸；所述调焦机构（4）在由低倍放大镜头（31）切换为高倍放大镜头（51）时开始工作，保证测量平面位于镜头的景深范围内；所述工业相机（32）和工业相机（52）固定于相机夹持机构（43）两端，所述相机夹持机构（43）垂直设于Z轴电动平移台（42）上，工业相机（32）和工业相机（52）可随相机夹持机构（43）沿Z轴电动平移台（42）在Z轴方向上下运动，从而改变镜头与待测平面之间的距离，自动寻找聚焦最准确的位置；所述电子控制模块（2）通过串口接收上位机（1）命令，控制Y轴电动平移台（8）、X轴电动平移台（9）和Z轴电动平移台（42）的移动，当移动至指定位置时提供脉冲触发信号给成像部分，实现对待测样件（6）表面的扫描；所述上位机（1）通过接口采集工业相机（32）和工业相机（52）的图像并进行自动化处理，实现表面缺陷检测并提供测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述上位机（1）通过USB接口、千兆网口或Camera Link接口传输工业相机（32）和工业相机（52）拍摄的图像信息，所述上位机（1）配备固态硬盘和支持CUDA运算的NVIDIA显卡，所述上位机（1）中的软件可实现图像采集、电动平移台的运动控制、子孔径图像拼接、图像缺陷定位与检测、图像处理和检测结果的生成及输出。

3.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述电子控制模块（2）包括电源模块、微处理器、电机驱动模块及照明驱动模块；所述电源模块用于提供24V及5V电源给各子模块，所述24V电源用于驱动步进电机（41），所述5V电源用于微处理器与照明供电；所述微处理器用于接收上位机（1）发送指令，进行控制操作及读取光栅尺脉冲数据；所述电机驱动模块包括光耦及步进电机驱动器，所述光耦用于隔离微处理器及步进电机驱动器，将TTL电平转化为适合步进电机驱动器的电平输出，步进电机驱动器接收脉冲及方向信号，步进电机（41）按照指定脉冲数转动；所述照明驱动模块由光耦组成，将微处理器信号与照明光源隔离。

4.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述工业相机（32）的像素数目为500万及以上，拍摄彩色图像，单次图像对应物方视场为25mmX25mm，与低倍放大镜头（31）通过C型或CS型接口连接，提供RAW格式数据，具有ROI功能，可按照需求设置成像范围，所述照明光源（33）为白色环形光源，入射角度为60°。

5.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述Z轴电动平移台（42）安装有零位开关，可实现相机绝对定位，移动分辨率高于20μm。

6.根据权利要求1所述的一种高检测效率高分辨率的光滑表面质量测量装置，其特征在于：所述工业相机（52）的像素数目为500万及以上，拍摄彩色图像，单次图像对应物方视场小于4mmX4mm，与高倍放大镜头（51）通过C型或CS型接口连接，提供RAW格式数据，具有ROI功能，可按照需求设置成像范围，所述照明光源（53）为白色环形光源，入射角度为60°。