[发明专利]基于差分共焦系统的测量方法及其测量装置

权利要求书

1.一种基于差分共焦系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、驱动物镜定位器沿光轴方向移动，以带动所述物镜进行移动，并对所述物镜定位器的位移数据、焦前光电探测器和焦后光电探测器的光强度数据进行采样；其中，所述位移数据表示为d：{d₁,d₂,...,d_q}；所述焦前光电探测器光强度数据表示为a：{a₁、a₂...a_q}；所述焦后光电探测器光强度数据表示为b{b₁、b₂...b_q}；

S2、对所述位移数据、所述焦前光电探测器和所述焦后光电探测器的光强度数据进行分析，获取待测物的位置信息。

2.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，数据采集的采样周期的设定为：采样起始时刻为所述物镜定位器开始位移的时刻，采样结束时刻为所述物镜定位器停止位移的时刻；其中，

若开始位移的时刻为所述物镜定位器的行程范围最小处，则位移的停止时刻为所述物镜定位器的行程范围最大处；

若开始位移的时刻为所述物镜定位器的行程范围最大处，则位移的停止时刻为所述物镜定位器的行程范围最小处。

3.根据权利要求2所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

S201、将所述焦前光电探测器的光强数据与所述焦后光电探测器的光强数据作差，获取聚焦误差信号f：{f₁、f₂...f_q}；其中，q为采样的次数；

S202、获取所述聚焦误差信号中的第m个数据和第n个数据；其中，所述第m个数据为最大值f_m，所述第n个数据为最小值f_n；

S203、获取所述聚焦误差信号中的第m+(n-m)/4到第n-(n-m)/4组数据，两组数据分别表示为：d：{d_m+(n-m)/4,...,d_n-(n-m)/4}和f：{f_m+(n-m)/4,...,f_n-(n-m)/4}；

S204、通过所述两组数据进行拟合，获取拟合函数f＝c₁×d+c₂，分别求得拟合函数的系数c₁、c₂；其中，拟合函数的系数公式表示为公式(1)：

其中，i表示第i个采样点；c₁表示拟合函数的斜率；c₂表示拟合函数的截距；

S205、根据求得的所述系数，获取所述待测物的位置信息；其中所述位置信息表示为公式(2)：

l＝-c₂/c₁ (2)

其中，l表示位置信息。

4.一种基于差分共焦系统的测量装置，其特征在于，包括处理模块、编程逻辑模块、DA转换模块、至少一个AD采样模块和存储模块；其中，

所述处理模块，用于工作指令的收取和传送，分析采集数据后获取待测物的距离信息；

所述编程逻辑模块，用于驱动物镜定位器移动，以及数据采样；所述数据包括：物镜定位器的位移数据、焦前光电探测器和焦后光电探测器的光强度数据；

所述AD采样模块，用于将在采样周期内采集的所述位移数据和所述光强度数据的模拟信号转换为数字信号；

所述DA转换模块，用于将数字信号转换为模拟信号；

所述存储模块，用于存放所述位移数据和所述光强度数据。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述编程逻辑模块包括主控单元、驱动单元和数据采集单元；其中，

所述主控单元，用于接收所述处理模块的工作指令，控制所述驱动单元和所述数据采集单元工作；

所述驱动单元，用于驱动所述物镜定位器沿光轴方向进行轴向移动，发出驱动信号至所述数据采集单元进行数据采集；

所述数据采集单元，用于对所述物镜定位器的位移数据、所述焦前光电探测器和所述焦后光电探测器的光强度数据进行采样。