[发明专利]一种光谱共焦测量系统及方法

说明书

本发明提供了一种光谱共焦测量系统及方法，采用线光源进行光谱共焦测量，使用色散透镜组对线光源进行成像，一次性获得一条共焦线上所有点的位置信息和高度信息，只需要再进行一维的扫描就可获得整个被测物体表面的位置和高度信息，从而实现高精度的快速物体表面位置和高度的测量。并且本实施例中利用了光路可逆原理，使用共轴系统，让光线从被测物体反射回色散透镜组，再次聚焦进入光谱仪进行数据分析，其中的色散透镜组被重复利用，有效的减少了成本和系统体积，因此本发明具有高效率和低成本的特点。

技术领域

本发明涉及高精度测量技术领域，尤其涉及的是一种光谱共焦测量系统及方法。

背景技术

非接触式的光谱共焦技术是近年来出现的一种高精度的新型测量技术，其原理是利用波长信息测量距离，由光源射出的一束宽光谱的复色光(一般使用白光)，通过色散透镜组产生色散，形成不同波长的单色光，每一个波长的焦点都对应一个距离值。测量光照射到物体表面被反射回来，只有满足共焦条件的单色光可以通过小孔或狭缝被光谱仪感测到，通过计算被感测到的焦点的波长，换算获得距离值。由于光谱共焦测量技术精度高，测量速度快，实时性高，能适用于不同的环境，使其迅速成为当前研究的热点。

目前的物体表面轮廓和形状检测仪采用单点光谱共焦位移传感器，这种技术方案一次只能得到一个物点的高度信息。如要获得整个面上的位置和高度信息则需要在两个方向上扫描，导致采样效率低，而且长时间的扫描带来测量精度的不稳定；并且光源从色散透镜组反射回来的杂光会进入数据分析系统，即背景噪声较强，从而降低系统的分辨率；因此传统的光谱共焦系统存在着信噪比较低、采样效率低的缺陷。

因此，现有技术有待于进一步的改进。

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明提供了一种光谱共焦测量系统及方法，克服现有技术中单点光谱共焦位移传感器所存在的采样效率低的缺陷。

第一方面，本实施例公开了一种光谱共焦测量系统，其中，包括：宽光谱线光源、分光镜、色散透镜组、滤光器、聚焦透镜组、线光谱仪和处理器；

所述宽光谱线光源，用于输出线型宽光谱光束；

所述分光镜，用于透射出所述线型宽光谱光束中的部分光线，输出透射光束；

所述色散透镜组，用于接收所述分光镜透射出的透射光束，并将所述透射光束色散，不同波长的光聚焦到不同的高度；当被测物体表面位于色散透镜组的色散聚焦范围内时，色散透镜组接收所述被测物体表面反射回的反射光束，并将所述反射光束透射到所述分光镜；

所述分光镜，还用于接收所述色散透镜组透射的反射光束，并将所述反射光束反射至滤光器；

所述滤光器，用于接收所述分光镜反射出的反射光束，并过滤出目标波长范围的反射光束；

聚焦透镜组，用于接收所述滤光器过滤出的反射光束，并将所述反射光束聚焦到线光谱仪上；

所述线光谱仪，用于接收反射光束，获取所述反射光束的光谱信息和共焦线上不同点的位置信息，并将获取的所述光谱信息和共焦线上不同点的位置信息传输至处理器；

所述处理器，用于根据所述光谱信息和共焦线上不同点的位置信息得到被测量物体表面的位置信息和高度信息。

可选的，所述滤光器设置在所述分光镜的一侧，所述分光镜的另一侧设置有吸光部件，所述吸光部件用于吸收入射到其表面上的反射光线。

所述吸光部件用于吸收反射到其表面上的光线。

可选的，所述宽光谱线光源包括：多个光纤组、连接在各个所述光纤组一端的多个光纤分集束器和连接在各个所述光纤组另一端的一个光纤总集束器，各个光纤分集束器的一端对应连接有一个LED灯组，各个LED灯组发出的光为宽光谱复色光。