斜照明式彩色共聚焦测量系统设计及其实验研究

作     者：张雅丽 余卿 尚文键 王翀 刘婷 王寅 程方 ZHANG Ya-li;YU Qing;SHANG Wen-jian;WANG Chong;LIU Ting;WANG Yin;CHENG Fang

作者机构：华侨大学机电及自动化学院福建厦门361021 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.52075190,No.62075067) 福建省科技计划项目(No.2019I0013) 华侨大学中青年教师科研提升资助计划项目(No.ZQN-PY604) 

出 版 物：《中国光学》 (Chinese Optics)

年 卷 期：2022年第15卷第3期

页      码：514-524页

摘      要：彩色共聚焦测量技术因无需轴向扫描,测量精度和测量效率高等优点,被广泛应用于工业领域,如高度测量和透明材料厚度检测等。然而,常见的彩色共聚焦系统多为同轴照明结构,即照明光轴和成像光轴都垂直于被测试样,系统的信噪比和光能利用率大大降低。现有的斜照明系统成像面光点漂移量较大,测量精度和应用范围受限。为此,本文提出一种改进的斜照明式彩色共聚焦测量方法,将现有斜照明系统的“V字形”结构调整为“三轴结构”,通过增加调节支路限制光点的漂移;同时,利用面阵彩色相机作为光电接收器件,结合颜色转换算法通过光点颜色得到所需高度值。本文先进行标定实验确定本装置的测量范围及精度;再依次以自制台阶和透明材料作为测量对象,得到相应的被测值。同时,为了验证改进后的系统性能,在相同条件下利用“V字型”系统进行对比实验。实验结果表明,该系统的轴向测量范围为350μm,重复性优于1.69,轴向测量精度可达到微米级,且该系统具有良好的透明材料厚度测量能力。通过对比试验可以验证,系统对于光点漂移具有良好的抑制效果,且抑制后系统的测量准确度有明显提升。

主 题 词：彩色共聚焦 斜照明 三轴结构 透明材料 

学科分类：08[工学] 0803[工学-仪器类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.37188/CO.2021-0181

馆 藏 号：203111997...