CN106931911A - 白光光谱共焦线扫描装置 - Google Patents

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Abstract

一种白光光谱共焦线扫描装置把白色光源通过准直镜、单维聚焦镜、单维准直镜、平面反射振镜、抛物面反射镜、单维色散聚焦镜转变成一束随平面反射振镜转动扫描的线状扫描线，平面反射振镜转动的角度为线状扫描线对物体表面扫描的行程，被测物体表面的变化，会使线状扫描线不共焦，光谱仪即可通过色散记录被测物体表面轮廓和表面形状的变化。本发明的白光光谱共焦线扫描装置可以将现有技术点采样提高到线采样，可实现采样效率高、工作速度快的目的，本发明可用于物体表面和轮廓的检测仪。

Description

白光光谱共焦线扫描装置
技术领域:
本发明涉及物体表面轮廓和形状的检测仪器领域，具体地说是一种非接触式三维扫描仪中采用白光光谱共焦线对物体表面进行扫描，达到检测被检物体轮廓和表面形状的一种白光光谱共焦线扫描装置。
背景技术：
现有机械电子产品的研发、生产、检测、逆向开发等各个阶段，需要对物体轮廓进行精密测量，利用光谱共焦位移传感器，可以精确地测绘被测样品的外形尺寸和位移。目前的物体表面轮廓和形状检测仪采用光谱共焦位移传感器，这种技术方案采样方式为点测量，存在着采样效率低、工作速度慢的缺陷。
发明内容：
本发明的目的是针对现有物体表面轮廓和形状检测仪所存在的采样效率低、工作速度慢的缺陷进行改进，提出一种采样效率高、工作速度快的白光光谱共焦线扫描装置。
本发明的目的是这样来实现的：本发明的一种白光光谱共焦线扫描装置包括白光光源和光谱仪，其特征在于上述白光光源放置在一个准直镜的焦点处形成平行光，上述平行光经单维聚焦镜和单维准直镜形成细长状平行光，上述细长状平行光投射到平面反射振镜，经平面反射振镜反射到一个抛物面反射镜，上述抛物面反射镜的焦线是平面反射振镜的转轴，上述细长状平行光经抛物面反射镜反射到单维色散聚焦镜，在单维色散聚焦镜的焦线处会聚成线状光，被测物体的表面放置在单维色散聚焦镜的焦线处，聚焦在被测物体表面的线状光反射经单维色散聚焦镜、抛物面反射镜、平面反射振镜、分光镜投射到光谱仪。
本发明的一种白光光谱共焦线扫描装置把白色光源通过准直镜、单维聚焦镜、单维准直镜、平面反射振镜、抛物面反射镜、单维色散聚焦镜转变成一束随平面反射振镜转动扫描的线状扫描线，平面反射振镜转动的角度为线状扫描线对物体表面扫描的行程，被测物体表面的变化，会使线状扫描线不共焦，光谱仪即可通过色散记录被测物体表面轮廓和表面形状的变化。本发明的白光光谱共焦线扫描装置可以将现有技术点采样提高到线采样，可实现采样效率高、工作速度快的目的，本发明可用于物体表面和轮廓的检测仪。
附图说明：
图1为发明的一种白光光谱共焦线扫描装置的结构示意图。
具体实施方案：
本发明的一种白光光谱共焦线扫描装置包括白光光源1和光谱仪5，其特征在于上述白光光源1放置在一个准直镜2的焦点处形成平行光，上述平行光经单维聚焦镜3和单维准直镜形成细长状平行光，上述细长状平行光投射到平面反射振镜，经平面反射振镜7反射到一个抛物面反射镜8，上述抛物面反射镜8的焦线是平面反射振镜7的转轴，上述细长状平行光经抛物面反射镜8反射到单维色散聚焦镜9，在单维色散聚焦镜9的焦线处会聚成线状光，被测物体10的表面放置在单维色散聚焦镜9的焦线处，聚焦在被测物体10表面的线状光反射经单维色散聚焦镜9、抛物面反射镜8、平面反射振镜7、分光镜6投射到光谱仪5。
上述白光光源1选用欧司朗XBO系列75W短弧氙灯，平面反射振镜7选用美国Thorlabs Inc的GVS20x/E02型号。参数：振动频率250Hz，偏角±12.5°，重复精度15μRad，扫面反射信号经光谱仪的狭缝和光栅色散后，在高速线阵CMOS传感器的感光面上成像。根据CMOS上成像点的位移量，经过解算得出该被检测点的位移参数。
本装置可以一次扫描样品后直接得出工件表面的3D扫描图。可应用在集成电路、精密电子线路、手机玻璃面板，薄膜厚度，多层透明材料复合等精密工件的检测，测绘等场合。也可用于高透明度、高反射率的玻璃和金属以及镜面的加工测绘上。
检测速度：57线/秒，或 5.7 mm/s。
扫描线间距：2.5微米-100微米。
测量精度：1-2.5微米。
重复性：好。
检测面可偏转角度达：50度。

Claims (1)

1.一种白光光谱共焦线扫描装置包括白光光源（1）和光谱仪（5），其特征在于上述白光光源（1）放置在一个准直镜（2）的焦点处形成平行光，上述平行光经单维聚焦镜（3）和单维准直镜形成细长状平行光，上述细长状平行光投射到平面反射振镜（7），经平面反射振镜（7）反射到一个抛物面反射镜（8），上述抛物面反射镜（8）的焦线是平面反射振镜（7）的转轴，上述细长状平行光经抛物面反射镜（8）反射到单维色散聚焦镜（9），在单维色散聚焦镜（9）的焦线处会聚成线状光，被测物体（10）的表面放置在单维色散聚焦镜（9）的焦线处，聚焦在被测物体（10）表面的线状光反射经单维色散聚焦镜（9）、抛物面反射镜（8）、平面反射振镜（7）、分光镜（6）投射到光谱仪（5）。
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