[发明专利]一种适用于大范围复杂曲面物体的太赫兹扫描成像装置

说明书

本发明公开了一种适用于大范围复杂曲面物体的太赫兹扫描成像装置，其包括三维移动单元、六足位移台、激光轮廓仪、太赫兹镜头、主控制器和上位机，三维移动单元将检测点XY坐标信息实时发送给主控制器，激光轮廓仪用于实时测量检测点与太赫兹镜头的距离和法线角度并发送给主控制器，主控制器根据接收到的距离和角度信息调整三维移动单元和六足位移台，矫正太赫兹镜头的Z向位移和XYZ角度，用于调整任一检测点位于太赫兹镜头焦点处且太赫兹波垂直入射于该检测点，上位机与主控制器连接，用于将获取的检测点坐标信息和该检测点的太赫兹信号一一对应进行三维成像。激光轮廓仪用以矫正太赫兹镜头的Z向位移和XYZ角度，保证太赫兹波垂直入射每一个检测点。

技术领域：

本发明属于太赫兹应用技术领域，具体涉及一种适用于大范围复杂曲面物体的太赫兹扫描成像装置。

背景技术：

太赫兹是频率在0.1T～10T之间的一段电磁波，其具有独特的穿透性与指纹频谱特性，在成像与无损检测领域具有广阔的应用前景。在可见光波段，成像主要依靠物体漫反射，而在 THz波段，成像主要依靠反射，此时，光线在被测物上的入射角和被测物体表面的凹凸变化都会对成像结果造成很大影响。

图1太赫兹波垂直入射到物体表面与非垂直入射情况下的回波收集情况示意图。当太赫兹垂直入射时，太赫兹镜头能完全获取反射后的入射信号，被测物成像的轮廓会很清晰；当太赫兹非垂直入射时，入射信号经反射后无法完全被太赫兹镜头接收，此时虽然可以对被测物进行成像，但是其信号衰减很大，图像对比度下降，物体轮廓也会出现失真。通过将多个摆放在不同地点照射角度不同的THz源信号直接照射到被测物表面上是这个问题一种可能的解决方法，这样成像的结果接近于被测物漫反射的效果。上述方法效果不是十分理想且需要使用多个信号源。若只有单一信号源，也可以通过增加成像时间的方式达到同样效果，即通过将单一信号源交替摆放在不同位置不同角度成像然后通过软件算法把不同位置的成像结果拟合叠加实现多个信号源的效果。但是这两种方法分别会大大增加太赫兹成像的经济成本与时间成本，限制该技术在无损检测领域的推广与应用。

发明内容：

目前基于逐点扫描的太赫兹成像技术仅在对平面被测物成像时具有良好的应用效果，且受限于扫描平台的行程，被测物的尺寸不能太大，针对这种情况，本发明提出了一种适用于大范围复杂曲面物体的太赫兹扫描成像装置，可以在工业场景下进行应用。

为了实现上述目的，本发明涉及的适用于大范围复杂曲面物体的太赫兹扫描成像装置，包括三维移动单元、六足位移台、激光轮廓仪、太赫兹镜头、主控制器和上位机，激光轮廓仪和太赫兹镜头均固定在六足位移台的运动平台上，被测物置于激光轮廓仪和太赫兹镜头下部，三维移动单元用于调整激光轮廓仪和太赫兹镜头与被测物在X、Y和Z三个方向上的相对距离，六足位移台用于调整所述激光和太赫兹波入射到被测物的角度保证激光轮廓仪发出的激光和太赫兹镜头发出的太赫兹波平行入射到被测物表面，主控制器分别与三维移动单元、六足位移台、激光轮廓仪和太赫兹镜头连接，三维移动单元将检测点XY坐标信息实时发送给主控制器，激光轮廓仪用于实时测量检测点与太赫兹镜头的距离和法线角度并发送给主控制器，主控制器根据接收到的距离和角度信息调整三维移动单元和六足位移台，矫正太赫兹镜头的Z 向位移和XYZ角度，用于调整任一检测点位于太赫兹镜头焦点处且太赫兹波垂直入射于该检测点，上位机与主控制器连接，用于将获取的检测点坐标信息和该检测点的太赫兹信号一一对应进行三维成像。

具体地，太赫兹镜头上部固定在六足位移台的运动平台上，激光轮廓仪固定在太赫兹镜头一侧。

具体地，所述三维移动单元包括安装底座、被测物传送带、龙门支架、X向位移台、Z向位移台和转接板，龙门支架安装在安装底座上，被测物传送带置于龙门支架下侧，被测物置于被测物传送带上，在被测物传送带的带动下沿Y方向移动，沿龙门支架横梁固定X向位移台， Z向位移台与X向位移台连接，六足位移台的固定平台通过转接板固定在Z向位移台底部，所述被测物传送带、X向位移台、Z向位移台均与主控制器连接。