[发明专利]一种基于倾斜聚焦和旋转扫描的调制轮廓测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于倾斜聚焦和旋转扫描的调制轮廓测量系统的方法，其特征在于，其系统包括：光栅、CCD相机、投影透镜、反射镜和分束镜；

所述光栅倾斜放置在投影透镜一侧；所述反射镜放置在投影透镜另一侧，用于对投影透镜投射的光进行反射；所述分束镜用于将反射镜的光投射到待测物体上，并将携带待测物体信息的条纹图反射至CCD相机；

其方法包括以下步骤：

S1、通过转动L次反射镜，完整扫描待测物体表面，通过CCD相机拍摄每次转动反射镜后的N帧条纹图；

S2、根据转动反射镜后得到的N*L帧条纹图，并基于相移法计算整个待测物体所有像素点的调制度；

步骤S2中调制度的计算公式为：

其中，M_f(x,y)为像素点(x,y)的调制度，N为相移步数，相移步数等于每个位置拍摄条纹图的帧数，n为第n步相移条纹图，R(x,y)为待测物体的反射率，M(x,y)为调制轮廓测量系统的垂直放大率，A(x,y)为背景强度，B(x,y)为条纹对比度，f₀为条纹空间频率，φ₀(x,y)为初始相位，x为像素横坐标；

S3、采用重心法计算每个像素点的调制度最大值序号；

步骤S3中计算每个像素点的调制度最大值序号的公式为：

其中，S^l(x,y)调制度最大值序号，L为扫描总次数，即转动反射镜次数，为每个位置调制度值；

S4、对调制轮廓测量系统进行标定，得到调制度最大值序号与实际高度的二次多项式查找表；

S5、根据每个像素点的调制度最大值序号，采用标定得到的调制度最大值序号与实际高度的二次多项式查找表计算得到每个像素点的实际高度。

2.根据权利要求1所述的基于倾斜聚焦和旋转扫描的调制轮廓测量系统的方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下分步骤：

S41、在垂直光轴的不同位置放置高度已知的参考平面，得到多个参考平面的实际高度；

S42、分别对多个参考平面进行测量，对每一个像素点，计算在每个参考平面的调制度最大值序号；

S43、构建调制度最大值序号与实际高度的二次多项式；

S44、根据每个参考平面的调制度最大值序号和多个参考平面的实际高度，求解二次多项式，得到系统参量；

S45、将系统参量存储进计算机中，建立二次多项式查找表。

3.根据权利要求2所述的基于倾斜聚焦和旋转扫描的调制轮廓测量系统的方法，其特征在于，所述步骤S43中二次多项式为：

H(x,y)＝a(x,y)+b(x,y)*S(x,y)+c(x,y)*S²(x,y)

其中，H(x,y)为像素点(x,y)对应的每个参考平面的实际高度，S(x,y)为调制度最大值序号，a(x,y)为第一系统参量，b(x,y)为第二系统参量，c(x,y)为第三系统参量。