[发明专利]基于达曼波带片的微小凹槽三维形貌测量装置及工作方法

说明书

本发明公开了基于达曼波带片的微小凹槽三维形貌测量装置，包括：扩束准直光路模块、达曼波带片模块、待测微槽、傅里叶透镜和图像搜集模块，扩束准直光路模块产生平行光经过达曼波带片模块产生轴向多个等强度的光斑，光斑经过待测微槽产生反射光，反射光通过傅里叶透镜汇聚到图像收集模块进行采集处理。

技术领域

本发明涉及三维形貌测量领域，具体涉及一种基于达曼波带片的微小凹槽三维形貌测量装置及工作方法。

背景技术

随着工业特别是精密测量领域突飞猛进的发展，针对微小物体形貌测量的光学非接触式三维测量方法因其测绘速率高，精密高，结构简单，测量范围大，可重复性高等优点已经逐渐成为研究热点。

光学非接触式三维形貌测量的其中一个经典方法就是光栅投影相位测量法，此法隶属于结构光法。它是将光通过光栅然后投射到待测物体表面，光栅条纹受微小物体的沟槽影响，随之发生相应形变。通过CCD(Charge Coupled Device电荷耦合器件)可以将条纹的形变信息采集，进而得到实验物体的三维形貌数据，针对微小物体的三维形貌测量有很多种方法，但对于凹槽比较深的小尺寸物体，完整的三维信息很难得到保证。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种基于达曼波带片的微小凹槽三维形貌测量装置，通过达曼波带片与聚焦透镜配合使用，可以实现轴向多个等强度的焦斑分布，这就大大延长了焦深；

同时本发明还提供了一种基于达曼波带片的微小凹槽三维形貌测量装置的工作方法。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

基于达曼波带片的微小凹槽三维形貌测量装置，包括：扩束准直光路模块、达曼波带片模块、待测微槽、傅里叶透镜和图像搜集模块，扩束准直光路模块产生平行光经过达曼波带片模块产生轴向多个等强度的光斑，光斑经过待测微槽产生反射光，反射光通过傅里叶透镜汇聚到图像收集模块进行采集处理。

优选的，所述达曼波带片模块包括达曼波带片和聚焦透镜，所述达曼波带片与聚焦透镜共轴放置，平行光依次通过达曼波带片和聚焦透镜后能产生多个等强度的光斑，这就大大延长了焦深。

通过调节达曼波带片的周期也就是改变波带片的各环带半径，可以设计不同规格的达曼波带片从而调节产生轴向焦点的位置及个数，可以用来测量不同深度的微槽。

优选的，所述聚焦透镜为消相差聚焦透镜。

优选的，所述扩束准直光路模块包括点光源、显微物镜、针孔滤波器和准直透镜，点光源产生的光束通过显微物镜聚集于针孔滤波器，通过针孔滤波器滤波后的光束经过准直透镜变成均匀的平行光。

优选的，所述点光源为波长为CCD的光谱响应范围内的任一波段的光源，可以为荧光、激光或者LED光。

优选的，所述图像收集模块包括CCD相机和计算机，所述CCD相机与计算机连接，CCD相机10将采集到的图像信息传输至计算机，并通过计算机显示及处理。一种基于达曼波带片的微小凹槽三维形貌测量装置的工作方法，包括以下步骤：

1)打开点光源的开关，发出光束；

2)光束通过显微物镜进行扩束；

3)扩束的光点通过针孔滤波器滤掉散杂光，滤波后的光束经过准直透镜变成均匀的平行光；

4)平行光依次通过达曼波带片和聚焦透镜后产生多个等强度的光斑；

5)多个等强度光斑分布于待测微槽表面，光斑经过待测微槽产生反射光，反射光通过傅里叶透镜会聚到CCD相机中；

6)CCD相机将采集到的图像信息传输至计算机，并通过计算机显示及处理。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：