CN210981180U - 表面形状的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种表面形状的测量装置。测量装置包括固定机架、基准面、滑轨、滑块、检测装置、驱动装置、及位移传感器；检测装置包括活动支架及分别固定安装在活动支架上的成像透镜组、半透半反镜、第一分划板、第二分划板、面光源、以及面阵图像传感器；成像透镜组的光轴与基准面垂直设置；测量装置还包括计算处理装置。本实用新型不但量程更大，精度不受量程的影响，而且在进行小区域三维表面多点测量时，只需要做一维方向(垂直于基准面的方向)移动，工作效率更高。

Description

表面形状的测量装置

技术领域

本实用新型涉及光电一体化检测领域，特别为一种表面形状的测量装置。

背景技术

光谱共焦反射面位置测量方法是一种成熟的光学反射面位置检测技术，其原理是连续光谱的光线透过一个色差大的成像透镜组，不同波长的光聚焦于光轴上不同位置的点，反射光线通过成像透镜组会聚于一个小孔，聚焦于反射面的波长的光通过该小孔的能量最大，波长差异越大的波长通过的能量越小；位于小孔后方的光谱分析传感器计算出峰值波长，不同波长对应不同的反射面位置，实现了位置的数字化检测。

光谱共焦反射面位置测量方法的优点是：1、单点位置的测量速度快，2、精度高。缺点是：1、量程较小，并且量程越大、精度越低；2、所使用的光谱分析传感器成本高；3、一次只测量一个点，如果需要测量一个矩形表面区域的Nx*Ny点的时候，需要移动Nx*Ny位置再进行测量，因此测量表面形状时效率低。

以日本著名公司基恩士的使用光谱共焦技术的产品：彩色激光同轴位移计 CL-3000系列的参数为例。高精度型CL-PT010的量程是±0.3mm、精度±0.2um，大量程的CL-P070的量程为±10mm、精度为±2um。

专利号为201711226344.4的专利申请，所描述的方法技术为一次垂直方向扫描只能测量一个点的高度值，在测量表面3D形状时，需要做平行于测量面的二维移动后测量高度，效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：克服以上缺点提供一种表面形状的测量装置，该装置相比现有的技术不但量程更大，精度不受量程的影响，而且在进行小区域三维表面多点测量时，只需要做一维方向(垂直于基准面的方向)移动，工作效率更高。

本实用新型通过如下技术方案实现：

方案一：

一种表面形状的测量装置，其特征在于：所述测量装置包括固定机架、固定于固定机架上的用于放置被测物的基准面、与固定机架或基准面固定连接并沿垂直于基准面方向延伸的滑轨、滑动连接于滑轨上的滑块、与滑块固定连接的能随滑块向靠近或远离基准面的方向垂直移动的检测装置、连接于检测装置或滑块当中的一个部件与固定机架或滑轨当中的一个部件之间的用于驱动检测装置移动的驱动装置、及设置于滑轨或固定机架或基准面当中的一个部件与滑块或检测装置当中的一个部件之间的用于获取检测装置相对基准面的位置信息的位移传感器；

所述检测装置包括活动支架及分别固定安装在活动支架上的成像透镜组、半透半反镜、第一分划板、第二分划板、面光源、以及面阵图像传感器；所述成像透镜组的光轴与基准面垂直设置；第一分划板垂直设置于成像透镜组的光轴上；半透半反镜设置于成像透镜组的光轴上且位于第一分划板和成像透镜组之间，半透半反镜的反射面与基准面呈45°角设置；第二分划板以半透半反镜的反射面为镜像面相对第一分划板的位置镜像布置；两片分划板上均分布有以矩阵形式排列的多个通光孔，且第一分划板上的每个通光孔的对应孔位与第二分划板上每个通光孔的对应孔位以半透半反镜的反射面为镜像面一一对称分布；面阵图像传感器垂直设置于成像透镜组的光轴上，且第一分划板位于面阵图像传感器与半透半反镜之间，面阵图像传感器的检测面正对第一分划板上的多个通光孔；面光源平行于第二分划板设置，且第二分划板位于面光源与半透半反镜之间；面光源的发光面正对第二分划板上的多个通光孔，使得面光源的光线能通过第二分划板的多个通光孔，接着依次经过半透半反镜和成像透镜组到达被测物的反射面，之后部分反射光线通过成像透镜组和半透半反镜到达第一分划板的各通光孔中，在面阵图像传感器上形成对应的光斑；

所述测量装置还包括计算处理装置，所述计算处理装置分别与面阵图像传感器和位移传感器连接，并能根据面阵图像传感器和位移传感器传输的检测信息计算出与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)分别对应的成像于被测物上的对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)。

优选地，所述驱动装置包括固定于固定机架上的用于提供动力的驱动电机、及连接于驱动电机的输出轴和滑块之间的传动组件。

优选地，所述半透半反镜在同时垂直于第一分划板第二分划板方向上的截面呈正方形，且第一分划板和第二分划板均胶合固定于各自与半透半反镜最相近的侧壁上。

一种采用上述的表面形状的测量装置进行表面测量的光学多点共焦反射方法，其特征在于：包括以下步骤：

①将被测物放置于基准面上，打开面光源，通过第二分划板上的多个通光孔形成多组光线，这些光线依次经过半透半反镜和成像透镜组到达被测物的反射面上，之后部分反射光线依次通过成像透镜组和半透半反镜分别到达第一分划板中的对应通光孔中，并在面阵图像传感器上形成多个对应光斑；

②以光轴与基准面的交点处为原点，Z轴设置在光轴上，建立三维坐标系；并获取第一分划板上的各个通光孔中心点的X轴和Y轴坐标值(xm，ym)，其中 m＝1～n，n为第一分划板上的通光孔的数量；

③使驱动装置带动检测装置相对基准面在大于被测物表面各点的高度差的行程范围内移动；在移动过程中，通过计算处理装置计算面阵图像传感器拍摄的每个光斑区域的亮度总和，找出检测装置相对基准面的距离发生变化过程中，每个光斑区域在不同时刻出现亮度总和的最大值、以及每个光斑出现亮度总和最大值时位移传感器所检测的第一分划板上对应通光孔中心点所处位置的Z轴坐标值zm，得到每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板上对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)；

根据以下公式计算与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)分别对应的成像于被测物上的对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)：

公式1：Xm＝-f*xm/(u-f)；

公式2：Ym＝-f*ym/(u-f)；

公式3：Zm＝zm-Zoffset；

其中，f为成像透镜组的焦距，u为成像透镜组的主面与第一分划板之间的距离；Zoffset是固定值，等于第一分划板与第一分划板经成像透镜组所成像的距离；

④根据步骤③计算的各个对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)获得被测物表面的形状。

方案二：

一种表面形状的测量装置，其特征在于：所述测量装置包括固定机架、固定于固定机架上的用于放置被测物的基准面、与固定机架或基准面固定连接并沿垂直于基准面方向延伸的滑轨、滑动连接于滑轨上的滑块、与滑块固定连接的能随滑块向靠近或远离基准面的方向垂直移动的检测装置、连接于检测装置或滑块当中的一个部件与固定机架或滑轨当中的一个部件之间的用于驱动检测装置移动的驱动装置、及设置于滑轨或固定机架或基准面当中的一个部件与滑块或检测装置当中的一个部件之间的用于获取检测装置相对基准面的位置信息的位移传感器；

所述检测装置包括活动支架及分别固定安装在活动支架上的成像透镜组、半透半反镜、第一分划板、第二分划板、面光源、以及面阵图像传感器；所述成像透镜组的光轴与基准面垂直设置；第一分划板垂直设置于成像透镜组的光轴上；半透半反镜设置于成像透镜组的光轴上且位于第一分划板和成像透镜组之间的位置，半透半反镜的反射面与基准面呈45°角设置；第二分划板以半透半反镜的反射面为镜像面相对第一分划板的位置镜像布置；两片分划板上均分布有以矩阵形式排列的多个通光孔，且第一分划板上的每个通光孔的对应孔位与第二分划板上每个通光孔的对应孔位以半透半反镜的反射面为镜像面一一对称分布；面阵图像传感器沿平行于第二分划板设置，且第二分划板位于面阵图像传感器与半透半反镜之间的位置，面阵图像传感器检测面正对第二分划板上的多个通光孔；面光源垂直设置于成像透镜组的光轴上，且第一分划板位于面光源和半透半反镜之间的位置；面光源的发光面正对第一分划板上的多个通光孔，使得面光源的光线能通过第一分划板的多个通光孔，接着依次经过半透半反镜和成像透镜组到达被测物的反射面，之后有部分反射光线通过成像透镜组和半透半反镜到达第二分划板的各通光孔中，在面阵图像传感器上形成对应的光斑；

所述测量装置还包括计算处理装置，所述计算处理装置分别与面阵图像传感器和位移传感器连接，并能根据面阵图像传感器和位移传感器传输的检测信息计算出与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)分别对应的成像于被测物上的对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)。

优选地，所述驱动装置包括固定于固定机架上的用于提供动力的驱动电机、及连接于驱动电机的输出轴和滑块之间的传动组件。

优选地，所述半透半反镜在同时垂直于第一分划板第二分划板方向上的截面呈正方形，且第一分划板和第二分划板均胶合固定于各自与半透半反镜最相近的侧壁上。

一种采用上述的表面形状的测量装置进行表面测量的光学多点共焦反射方

法，其特征在于：包括以下步骤：

①将被测物放置于基准面上，打开面光源，通过第一分划板上的多个通光孔形成多组光线，这些光线依次经过半透半反镜和成像透镜组到达被测物的反射面上，之后部分反射光线依次通过成像透镜组和半透半反镜分别到达第二分划板中的对应通光孔中，并在面阵图像传感器上形成多个对应光斑；

②以光轴与基准面的交点处为原点，Z轴设置在光轴上，建立三维坐标系；并获取第一分划板上的各个通光孔中心点的X轴和Y轴坐标值(xm，ym)，其中 m＝1～n，n为第一分划板上的通光孔的数量；

③使驱动装置带动检测装置相对基准面在大于被测物表面各点的高度差的行程范围内移动；在移动过程中，通过计算处理装置计算面阵图像传感器拍摄的每个光斑区域的亮度总和，找出检测装置相对基准面的距离发生变化过程中，每个光斑区域在不同时刻出现亮度总和的最大值、以及每个光斑出现亮度总和最大值时位移传感器所检测的第一分划板上对应通光孔中心点所处位置的Z轴坐标值zm，得到每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板上对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)；

根据以下公式计算与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)分别对应的成像于被测物上的对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)：

公式1：Xm＝-f*xm/(u-f)；

公式2：Ym＝-f*ym/(u-f)；

公式3：Zm＝zm-Zoffset；

其中，f为成像透镜组的焦距，u为成像透镜组的主面与第一分划板之间的距离；Zoffset是固定值，等于第一分划板与第一分划板经成像透镜组所成像的距离；

④根据步骤③计算的各个对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)获得被测物表面的形状。

较之前技术而言，本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型提供一种表面形状的测量装置，该装置不但量程更大，精度不受量程的影响，测量精度优于±0.5um，而且在进行小区域三维表面多点测量时，只需要做一维方向(垂直于基准面的方向)移动，速度更快。

2.本实用新型中采用普通的面阵图像传感器代替复杂的光谱分析传感器, 成本低，操作更加的简单。

3.本实用新型还具有安全可靠、便于推广应用的优点。

附图说明

图1为本实用新型中实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型中实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型中分划板的结构示意图。

标号说明：1-被测物、2-固定机架、3-基准面、4-检测装置、41-成像透镜组、42-半透半反镜、43-第一分划板、44-面光源、45-面阵图像传感器、46-活动支架、47-第二分划板、6-滑轨、7-滑块。

具体实施方式

下面结合附图说明对本实用新型做详细说明：

实施例一：

如图1、3所示，一种表面形状的测量装置，其特征在于：所述测量装置包括固定机架2、固定于固定机架2上的用于放置被测物1的基准面3、与固定机架2或基准面3固定连接并沿垂直于基准面3方向延伸的滑轨6、滑动连接于滑轨6上的滑块7、与滑块7固定连接的能随滑块7向靠近或远离基准面3的方向垂直移动的检测装置4、连接于检测装置4或滑块7当中的一个部件与固定机架 2或滑轨6当中的一个部件之间的用于驱动检测装置4移动的驱动装置、及设置于滑轨6或固定机架2或基准面3当中的一个部件与滑块7或检测装置4当中的一个部件之间的用于获取检测装置4相对基准面3的位置信息的位移传感器；

所述检测装置4包括活动支架46及分别固定安装在活动支架46上的成像透镜组41、半透半反镜42、第一分划板43、第二分划板47、面光源44、以及面阵图像传感器45；所述成像透镜组41的光轴与基准面3垂直设置；第一分划板43垂直设置于成像透镜组41的光轴上；半透半反镜42设置于成像透镜组41 的光轴上且位于第一分划板43和成像透镜组41之间，半透半反镜42的反射面与基准面3呈45°角设置；第二分划板47以半透半反镜42的反射面为镜像面相对第一分划板43的位置镜像布置；两片分划板上均分布有以矩阵形式排列的多个通光孔，且第一分划板43上的每个通光孔的对应孔位与第二分划板47上每个通光孔的对应孔位以半透半反镜42的反射面为镜像面一一对称分布；面阵图像传感器45垂直设置于成像透镜组41的光轴上，且第一分划板43位于面阵图像传感器45与半透半反镜42之间，面阵图像传感器45的检测面正对第一分划板43上的多个通光孔；面光源44平行于第二分划板47设置，且第二分划板 47位于面光源44与半透半反镜42之间；面光源44的发光面正对第二分划板 47上的多个通光孔，使得面光源44的光线能通过第二分划板47的多个通光孔，接着依次经过半透半反镜42和成像透镜组41到达被测物1的反射面，之后部分反射光线通过成像透镜组41和半透半反镜42到达第一分划板43的各通光孔中，在面阵图像传感器45上形成对应的光斑；

所述测量装置还包括计算处理装置，所述计算处理装置分别与面阵图像传感器45和位移传感器连接，并能根据面阵图像传感器45和位移传感器传输的检测信息计算出与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板43上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)分别对应的成像于被测物1上的对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)。

优选地，所述驱动装置包括固定于固定机架2上的用于提供动力的驱动电机、及连接于驱动电机的输出轴和滑块7之间的传动组件。

优选地，所述半透半反镜42在同时垂直于第一分划板43第二分划板47方向上的截面呈正方形，且第一分划板43和第二分划板47均胶合固定于各自与半透半反镜42最相近的侧壁上。

具体实施时分划板上每个通光孔的直径、相邻两个通光孔中心点之间的间距以及通光孔的数量都可根据实际需要确定，每个通光孔的直径可优选在1微米-100微米之间，例如：10微米；相邻两个通光孔中心点之间的间距可优选在10微米-1000微米之间1，例如：100微米。

一种采用上述的表面形状的测量装置进行表面测量的光学多点共焦反射方法，其特征在于：包括以下步骤：

①将被测物1放置于基准面3上，打开面光源44，通过第二分划板47上的多个通光孔形成多组光线，这些光线依次经过半透半反镜42和成像透镜组41 到达被测物1的反射面上，之后部分反射光线依次通过成像透镜组4和半透半反镜42分别到达第一分划板43中的对应通光孔中，并在面阵图像传感器45上形成多个对应光斑；

②以光轴与基准面3的交点处为原点，Z轴设置在光轴上，建立三维坐标系；并获取第一分划板43上的各个通光孔中心点的X轴和Y轴坐标值(xm，ym)，其中m＝1～n，n为第一分划板43上的通光孔的数量；

③使驱动装置带动检测装置4相对基准面3在大于被测物1表面各点的高度差的行程范围内移动；在移动过程中，通过计算处理装置计算面阵图像传感器45拍摄的每个光斑区域的亮度总和，找出检测装置4相对基准面3的距离发生变化过程中，每个光斑区域在不同时刻出现亮度总和的最大值、以及每个光斑出现亮度总和最大值时位移传感器所检测的第一分划板43上对应通光孔中心点所处位置的Z轴坐标值zm，得到每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板 43上对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)；

根据以下公式计算与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板43上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)分别对应的成像于被测物1上的对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)：

公式1：Xm＝-f*xm/(u-f)；

公式2：Ym＝-f*ym/(u-f)；

公式3：Zm＝zm-Zoffset；

其中，f为成像透镜组41的焦距，u为成像透镜组41的主面与第一分划板 43之间的距离；Zoffset是固定值，等于第一分划板43与第一分划板43经成像透镜组4所成像的距离；

④根据步骤③计算的各个对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)获得被测物1表面的形状。

实施例二：

如图2、3所示，一种表面形状的测量装置，其特征在于：所述测量装置包括固定机架2、固定于固定机架2上的用于放置被测物1的基准面3、与固定机架2或基准面3固定连接并沿垂直于基准面3方向延伸的滑轨6、滑动连接于滑轨6上的滑块7、与滑块7固定连接的能随滑块7向靠近或远离基准面3的方向垂直移动的检测装置4、连接于检测装置4或滑块7当中的一个部件与固定机架 2或滑轨6当中的一个部件之间的用于驱动检测装置4移动的驱动装置、及设置于滑轨6或固定机架2或基准面3当中的一个部件与滑块7或检测装置4当中的一个部件之间的用于获取检测装置4相对基准面3的位置信息的位移传感器；

所述检测装置4包括活动支架46及分别固定安装在活动支架46上的成像透镜组41、半透半反镜42、第一分划板43、第二分划板47、面光源44、以及面阵图像传感器45；所述成像透镜组41的光轴与基准面3垂直设置；第一分划板43垂直设置于成像透镜组41的光轴上；半透半反镜42设置于成像透镜组41 的光轴上且位于第一分划板43和成像透镜组41之间的位置，半透半反镜42的反射面与基准面3呈45°角设置；第二分划板47以半透半反镜42的反射面为镜像面相对第一分划板43的位置镜像布置；两片分划板上均分布有以矩阵形式排列的多个通光孔，且第一分划板43上的每个通光孔的对应孔位与第二分划板 47上每个通光孔的对应孔位以半透半反镜42的反射面为镜像面一一对称分布；面阵图像传感器45沿平行于第二分划板47设置，且第二分划板47位于面阵图像传感器45与半透半反镜42之间的位置，面阵图像传感器45检测面正对第二分划板47上的多个通光孔；面光源44垂直设置于成像透镜组41的光轴上，且第一分划板43位于面光源44和半透半反镜42之间的位置；面光源44的发光面正对第一分划板43上的多个通光孔，使得面光源44的光线能通过第一分划板43的多个通光孔，接着依次经过半透半反镜42和成像透镜组41到达被测物 1的反射面，之后有部分反射光线通过成像透镜组41和半透半反镜42到达第二分划板47的各通光孔中，在面阵图像传感器45上形成对应的光斑；

所述测量装置还包括计算处理装置，所述计算处理装置分别与面阵图像传感器45和位移传感器连接，并能根据面阵图像传感器45和位移传感器传输的检测信息计算出与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板43上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)分别对应的成像于被测物1上的对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)。

优选地，所述驱动装置包括固定于固定机架2上的用于提供动力的驱动电机、及连接于驱动电机的输出轴和滑块7之间的传动组件。

优选地，所述半透半反镜42在同时垂直于第一分划板43第二分划板47 方向上的截面呈正方形，且第一分划板43和第二分划板47均胶合固定于各自与半透半反镜42最相近的侧壁上。

具体实施时分划板上每个通光孔的直径、相邻两个通光孔中心点之间的间距以及通光孔的数量都可根据实际需要确定，每个通光孔的直径可优选在1微米-100微米之间，例如：10微米；相邻两个通光孔中心点之间的间距可优选在 10微米-1000微米之间1，例如：100微米。

一种采用上述的表面形状的测量装置进行表面测量的光学多点共焦反射方法，其特征在于：包括以下步骤：

①将被测物1放置于基准面3上，打开面光源44，通过第一分划板43上的多个通光孔形成多组光线，这些光线依次经过半透半反镜42和成像透镜组41 到达被测物1的反射面上，之后部分反射光线依次通过成像透镜组4和半透半反镜42分别到达第二分划板47中的对应通光孔中，并在面阵图像传感器45上形成多个对应光斑；

②以光轴与基准面3的交点处为原点，Z轴设置在光轴上，建立三维坐标系；并获取第一分划板43上的各个通光孔中心点的X轴和Y轴坐标值(xm，ym)，其中m＝1～n，n为第一分划板43上的通光孔的数量；

③使驱动装置带动检测装置4相对基准面3在大于被测物1表面各点的高度差的行程范围内移动；在移动过程中，通过计算处理装置计算面阵图像传感器45拍摄的每个光斑区域的亮度总和，找出检测装置4相对基准面3的距离发生变化过程中，每个光斑区域在不同时刻出现亮度总和的最大值、以及每个光斑出现亮度总和最大值时位移传感器所检测的第一分划板43上对应通光孔中心点所处位置的Z轴坐标值zm，得到每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板 (43)上对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)；

根据以下公式计算与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板43上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值(xm，ym，zm)分别对应的成像于被测物1上的对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)：

公式1：Xm＝-f*xm/(u-f)；

公式2：Ym＝-f*ym/(u-f)；

公式3：Zm＝zm-Zoffset；

其中，f为成像透镜组41的焦距，u为成像透镜组41的主面与第一分划板 43之间的距离；Zoffset是固定值，等于第一分划板43与第一分划板43经成像透镜组4所成像的距离；

④根据步骤③计算的各个对应待测点的三维坐标值(Xm，Ym，Zm)获得被测物1表面的形状。

尽管本实用新型采用具体实施例及其替代方式对本实用新型进行示意和说明，但应当理解，只要不背离本实用新型的精神范围内的各种变化和修改均可实施。因此，应当理解除了受随附的权利要求及其等同条件的限制外，本实用新型不受任何意义上的限制。

Claims (6)

1.一种表面形状的测量装置，其特征在于：所述测量装置包括固定机架(2)、固定于固定机架(2)上的用于放置被测物(1)的基准面(3)、与固定机架(2)或基准面(3)固定连接并沿垂直于基准面(3)方向延伸的滑轨(6)、滑动连接于滑轨(6)上的滑块(7)、与滑块(7)固定连接的能随滑块(7)向靠近或远离基准面(3)的方向垂直移动的检测装置(4)、连接于检测装置(4)或滑块(7)当中的一个部件与固定机架(2)或滑轨(6)当中的一个部件之间的用于驱动检测装置(4)移动的驱动装置、及设置于滑轨(6)或固定机架(2)或基准面(3)当中的一个部件与滑块(7)或检测装置(4)当中的一个部件之间的用于获取检测装置(4)相对基准面(3)的位置信息的位移传感器；

所述检测装置(4)包括活动支架(46)及分别固定安装在活动支架(46)上的成像透镜组(41)、半透半反镜(42)、第一分划板(43)、第二分划板(47)、面光源(44)、以及面阵图像传感器(45)；所述成像透镜组(41)的光轴与基准面(3)垂直设置；第一分划板(43)垂直设置于成像透镜组(41)的光轴上；半透半反镜(42)设置于成像透镜组(41)的光轴上且位于第一分划板(43)和成像透镜组(41)之间，半透半反镜(42)的反射面与基准面(3)呈45°角设置；第二分划板(47)以半透半反镜(42)的反射面为镜像面相对第一分划板(43)的位置镜像布置；两片分划板上均分布有以矩阵形式排列的多个通光孔，且第一分划板(43)上的每个通光孔的对应孔位与第二分划板(47)上每个通光孔的对应孔位以半透半反镜(42)的反射面为镜像面一一对称分布；面阵图像传感器(45)垂直设置于成像透镜组(41)的光轴上，且第一分划板(43)位于面阵图像传感器(45)与半透半反镜(42)之间，面阵图像传感器(45)的检测面正对第一分划板(43)上的多个通光孔；面光源(44)平行于第二分划板(47)设置，且第二分划板(47)位于面光源(44)与半透半反镜(42)之间；面光源(44)的发光面正对第二分划板(47)上的多个通光孔，使得面光源(44)的光线能通过第二分划板(47)的多个通光孔，接着依次经过半透半反镜(42)和成像透镜组(41)到达被测物(1)的反射面，之后部分反射光线通过成像透镜组(41)和半透半反镜(42)到达第一分划板(43)的各通光孔中，在面阵图像传感器(45)上形成对应的光斑；

所述测量装置还包括计算处理装置，所述计算处理装置分别与面阵图像传感器(45)和位移传感器连接，并能根据面阵图像传感器(45)和位移传感器传输的检测信息计算出与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板(43)上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值分别对应的成像于被测物(1)上的对应待测点的三维坐标值。

2.根据权利要求1所述的表面形状的测量装置，其特征在于：所述驱动装置包括固定于固定机架(2)上的用于提供动力的驱动电机、及连接于驱动电机的输出轴和滑块(7)之间的传动组件。

3.根据权利要求1所述的表面形状的测量装置，其特征在于：所述半透半反镜(42)在同时垂直于第一分划板(43)第二分划板(47)方向上的截面呈正方形，且第一分划板(43)和第二分划板(47)均胶合固定于各自与半透半反镜(42)最相近的侧壁上。

4.一种表面形状的测量装置，其特征在于：所述测量装置包括固定机架(2)、固定于固定机架(2)上的用于放置被测物(1)的基准面(3)、与固定机架(2)或基准面(3)固定连接并沿垂直于基准面(3)方向延伸的滑轨(6)、滑动连接于滑轨(6)上的滑块(7)、与滑块(7)固定连接的能随滑块(7)向靠近或远离基准面(3)的方向垂直移动的检测装置(4)、连接于检测装置(4)或滑块(7)当中的一个部件与固定机架(2)或滑轨(6)当中的一个部件之间的用于驱动检测装置(4)移动的驱动装置、及设置于滑轨(6)或固定机架(2)或基准面(3)当中的一个部件与滑块(7)或检测装置(4)当中的一个部件之间的用于获取检测装置(4)相对基准面(3)的位置信息的位移传感器；

所述检测装置(4)包括活动支架(46)及分别固定安装在活动支架(46)上的成像透镜组(41)、半透半反镜(42)、第一分划板(43)、第二分划板(47)、面光源(44)、以及面阵图像传感器(45)；所述成像透镜组(41)的光轴与基准面(3)垂直设置；第一分划板(43)垂直设置于成像透镜组(41)的光轴上；半透半反镜(42)设置于成像透镜组(41)的光轴上且位于第一分划板(43)和成像透镜组(41)之间的位置，半透半反镜(42)的反射面与基准面(3)呈45°角设置；第二分划板(47)以半透半反镜(42)的反射面为镜像面相对第一分划板(43)的位置镜像布置；两片分划板上均分布有以矩阵形式排列的多个通光孔，且第一分划板(43)上的每个通光孔的对应孔位与第二分划板(47)上每个通光孔的对应孔位以半透半反镜(42)的反射面为镜像面一一对称分布；面阵图像传感器(45)沿平行于第二分划板(47)设置，且第二分划板(47)位于面阵图像传感器(45)与半透半反镜(42)之间的位置，面阵图像传感器(45)检测面正对第二分划板(47)上的多个通光孔；面光源(44)垂直设置于成像透镜组(41)的光轴上，且第一分划板(43)位于面光源(44)和半透半反镜(42)之间的位置；面光源(44)的发光面正对第一分划板(43)上的多个通光孔，使得面光源(44)的光线能通过第一分划板(43)的多个通光孔，接着依次经过半透半反镜(42)和成像透镜组(41)到达被测物(1)的反射面，之后有部分反射光线通过成像透镜组(41)和半透半反镜(42)到达第二分划板(47)的各通光孔中，在面阵图像传感器(45)上形成对应的光斑；

所述测量装置还包括计算处理装置，所述计算处理装置分别与面阵图像传感器(45)和位移传感器连接，并能根据面阵图像传感器(45)和位移传感器传输的检测信息计算出与每个光斑出现亮度总和最大值时第一分划板(43)上各对应通光孔中心点所处位置的三维坐标值分别对应的成像于被测物(1)上的对应待测点的三维坐标值。

5.根据权利要求4所述的表面形状的测量装置，其特征在于：所述驱动装置包括固定于固定机架(2)上的用于提供动力的驱动电机、及连接于驱动电机的输出轴和滑块(7)之间的传动组件。

6.根据权利要求4所述的表面形状的测量装置，其特征在于：所述半透半反镜(42)在同时垂直于第一分划板(43)第二分划板(47)方向上的截面呈正方形，且第一分划板(43)和第二分划板(47)均胶合固定于各自与半透半反镜(42)最相近的侧壁上。

Images