[发明专利]一种复杂形貌快速测量方法

摘要

本发明公开一种复杂形貌快速测量方法，所采用的测量系统包括白光光源1、三个分光棱镜、显微目镜5、显微物镜6、干涉物镜7、四象限光电传感器8、激光器9和图像传感器10，具有两条测量光路和激光测量光路。进行复杂形貌快速测量的方法为：将所述的测量系统置于三维运动平台上；将激光测量部分聚焦至被测表面，按照螺旋线或者栅线方式对被测表面进行逐点扫描测量，获取被测表面的大致轮廓特征；将白光干涉测量部分聚焦至被测表面，白光干涉测量路径的每个位置点根据所获取的大致轮廓特征中的高度起伏量，对白光测量系统的高度测量位置进行快速定位，对所有区域数据进行数据融合，从而获取被测表面的全频段形貌信息。

主权项

1.一种复杂形貌快速测量方法，所采用的测量系统包括白光光源(1)、三个分光棱镜、显微目镜(5)、显微物镜(6)、干涉物镜(7)、四象限光电传感器(8)、激光器(9)和图像传感器(10)，具有白光干涉测量光路和激光测量光路，其中，白光干涉测量光路为：由白光光源(1)发出光束平行投射到第一分光棱镜(2)后分成两束，第一束光被第一分光棱镜(2)转折90°经过干涉物镜(7)投射到被测表面(11)，反射的光经干涉物镜(7)和第一分光棱镜(2)回到显微目镜(5)，第一束光和其反射的光在显微目镜(5)视场中发生干涉，图像传感器(10)获取干涉条纹以获得待测区域的表面形貌信息；第二束光穿过第一分光棱镜(2)，依次经过第二分光棱镜(3)、第三分光棱镜(4)和显微物镜(6)，汇聚于被测表面(11)，经被测表面(11)反射后分别经过显微物镜(6)、第三分光棱镜(4)、第二分光棱镜(3)、第一分光棱镜(2)和显微目镜(5)，成像到图像传感器(10)，负责为激光测量光路提供照明背景光；激光测量光路为：由激光器(9)出发经第三分光棱镜(4)转折，通过显微物镜(6)聚焦至被测表面(11)，经被测表面(11)反射后，分别经过显微物镜(6)、第三分光棱镜(4)和第二分光棱镜(3)，投射至四象限光电传感器(8)用于被测表面(11)高度信息的测量；激光器(9)经被测表面(11)反射回来的光通过第二分光棱镜(3)转折，通过第一分光棱镜(2)和显微目镜(5)后，和由白光光源(1)形成的照明背景光一起被成像至图像传感器(10)，形成激光测量时的采集图；进行复杂形貌快速测量的方法为：1)将所述的测量系统置于三维运动平台上，将被测表面调整到测量系统的测量范围中；2)将激光测量部分聚焦至被测表面，即开启激光测量模式，按照螺旋线或者栅线方式对被测表面进行逐点扫描测量，获取被测表面的大致轮廓特征；3)将白光干涉测量部分聚焦至被测表面，即开启白光干涉测量模式，按照螺旋线或者栅线方式对被测表面进行逐区域扫描测量，白光干涉测量路径设计根据白光干涉测量部分单次测量视场范围决定，保证白光干涉测量过程中相邻测量视场范围有一定交叠，白光干涉测量路径的每个位置点根据所获取的大致轮廓特征中的高度起伏量，对白光测量系统的高度测量位置进行快速定位，对所有区域数据进行数据融合，从而获取被测表面的全频段形貌信息。