CN212721294U - 超景深显微快速测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超景深显微快速测量装置,包括测量架，测量架上连接有光学组件，光学组件的下方设有移动测量平台；所述光学组件中设有变焦镜头。本实用新型利用电动变焦镜头或液体镜头在不同焦距下对工件在检测范围内进行图像获取，并对获取图像中的清晰部分进行合成得到样品的完整图像；使其可以无需调整镜头高度或对焦位置便能实现对样品的高度检测和图像采集；具有测量效率高和成像效果好的特点。

Description

超景深显微快速测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量显微镜，特别是一种超景深显微快速测量装置。

背景技术

测量显微镜是一种将显微镜看到的图像通过数模转换，使其成像在显微镜自带的屏幕上或计算机上的显微镜设备；同时利用高精度光学聚焦点检测的方式对测量点的表面进行高度测量。目前的测量显微镜普遍采用带有变倍功能的主体镜头或多组不同倍率的物镜实现对测量点的稳定测量，当检测工件的尺寸较大时，主体镜头或物镜通过缩小放大倍数使测量点能够处于镜头的景深内；相应的，当测量点处的成像锐利度及成像尺寸要求在提高时，主体镜头或物镜通过增大放大倍数提高测量点的成像效果。但由于镜头的放大倍数在增加后，其景深范围也会相应的缩小；导致一旦检测工件存在高低差时，图像中的各个区域便无法同时清晰显示。同时，镜头放大倍数的增加会缩小对检测工件的测量范围，导致当检测工件的尺寸较大时，测量显微镜无法一次性将工件的完整图像显示完全；而通过横移工件的方式也会因不同测量点的高度偏差造成图像模糊的问题，需要在测量点改变后重新对焦。

对于这类表面存在高度差的工件，目前的测量方法是利用测量显微镜分多次对工件在不同高度的局部位置进行测量，且每次测量时通过手动或电动调整镜头高度实现对焦，最后将各局部位置的图像合成后得到完整的测量图像；每次对焦时，通过光栅尺测量镜头的Z轴位置，并配合镜头焦距进行计算，从而得到测量点的高度信息。但这种方式由于需要通过调整镜头高度进行对焦，而镜头在每次调高时需要3～5s左右的升降时间，导致该方法对单个测量点的测量时间需要在10秒左右。当测量范围内的工件处于不同高度位置时，测量显微镜还需要在同一测量范围内多次调整镜头高度，从而分别对不同的高度位置进行对焦，进一步降低了对检测工件整体的测量效率；且当测量范围内的工件高度不同时，需要由人工选择相应的对焦点，从而进一步降低了其测量效率；获取到的图片还会存在部分未被选择的模糊位置，降低测量显微镜的成像效果。

此外，为了保证对样品的测量效率，目前的测量显微镜在采集图像时会通过降低图像的清晰度标准来扩大对图像的清晰部分获得范围，使得测量显微镜只需少量图片便能得到样品的完整二维图片。而这就造成了合成图片清晰度的严重下降，成像效果较差。同时，图像清晰度的降低会导致测量显微镜在获取高度信息时，会将部分存在微小高度差的工件表面记录为同一高度，从而造成对工件检测精度的降低，并降低后续三维建模时的模型准确度。

因此，现有测量显微镜存在测量效率低和成像效果差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种超景深显微快速测量装置。它具有测量效率高和成像效果好的特点。

本实用新型的技术方案：超景深显微快速测量装置，包括测量架，测量架上连接有光学组件，光学组件的下方设有移动测量平台；所述光学组件中设有变焦镜头。

前述的超景深显微快速测量装置中，所述光学组件包括依次连接的相机、变焦镜头、主体镜头和物镜。

前述的超景深显微快速测量装置中，所述变焦镜头为液体镜头或电动变焦镜头。

前述的超景深显微快速测量装置中，所述移动测量平台的下端经减震工作台连接测量架，测量架的底部设有缓冲垫层。

前述的超景深显微快速测量装置中，所述测量架经大理石底板连接减震工作台，所述缓冲垫层设置在大理石底板的底部。

前述的超景深显微快速测量装置中，所述光学组件一侧设有照明光源，照明光源为100W以上的卤素灯，卤素灯的照射光为环形光或点光源同轴光。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

(1)本实用新型选用电动变焦镜头或液体镜头作为光学组件中的变焦镜头，使得变焦镜头能够通过改变输入电压或调整转动角度的方式实现聚焦效果，进而可以在不同焦距下对待测范围内的工件图像进行直接获取；相比现有机构无需通过升降镜头对待测范围内的指定位置进行对焦，有效提高了获取图像的清晰度范围和成像效果；且由于液体镜头的变焦速率能够达到微秒级，而电动变焦镜头的变焦速率能够达到毫秒级，使得本实用新型能够在0.5秒内获得在同一待测范围内的100张以上的测量图片，从而相比现有方式能够极大的提高对工件的测量效率；

(2)通过对移动测量平台的安装结构优化，还能够有效提高对工件的减震效果，使得光学组件在图片获取时，不会因振动造成获取图片的模糊问题，进而避免图像在获取时因清晰度问题而无法正常筛选的现象，使得本实用新型具有良好的稳定性；

所以，本实用新型具有测量效率高和成像效果好的特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型测量得到的显示效果图；

图3是本实用新型合成后的样品二维图片。

附图中的标记为：1-测量架，2-移动测量平台，3-变焦镜头，4-相机，5-主体镜头，6-物镜，7-减震工作台，8-照明光源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。一种超景深显微快速测量装置，构成如图1所示，包括测量架1，测量架1上连接有光学组件，光学组件的下方设有移动测量平台2；所述光学组件中设有变焦镜头3。

所述光学组件包括依次连接的相机4、变焦镜头3、主体镜头5和物镜6。

所述变焦镜头3为液体镜头或电动变焦镜头，电动变焦镜头6可选用市售的STOT-EL-10-30-C型快速电控变焦聚焦镜；液体镜头可选用美国康宁公司(CORNING)的C-S-25H0-026型液体镜头。

所述移动测量平台2可选用高精密电动XY移动平台，移动测量平台2的下端经减震工作台7连接测量架1，测量架1的底部设有缓冲垫层。

所述测量架1经大理石底板连接减震工作台7，所述缓冲垫层设置在大理石底板的底部。

所述光学组件一侧设有照明光源8，照明光源8为100W以上的卤素灯，卤素灯的照射光为环形光或点光源同轴光；卤素灯用一束全反射光纤将光导到镜头下方，小光纤沿环形分布在卤素灯上。

本实用新型的工作原理：本实用新型在测量时，先手动将工件处于光学组件视野的居中放置，然后通过调整主体镜头5的放大倍率或切换物镜6使工件的待测范围位于镜头的视野范围内。工件的待测范围确认后，由软件根据预设的参数值依次调节变焦镜头的焦距，使光学组件能够分别获取待测范围内工件在不同高度的清晰图片。其中变焦镜头3的参数值为输入电压值，电动变焦镜头的参数值为转动值。

然后通过基于depth-from-focus方法对图片中的清晰部分进行选取并合成，得到该待测范围的清晰图片。由于本实用新型无需通过升降进行对焦，因此无需手动调整对焦位置，使得本实用新型能够极大的节省对待测范围的图片获取时间；以640*512像素的照片为例，液体镜头能够在1秒内完成对91张图片的采集、分析及合成，从而得到最佳的成型图像。

本实用新型在对多个测量点的进行依次测量时，通过移动测量平台2对检测工件进行水平移动，能够实现小视野显微照片的无缝拼接，提高其整体成像效果。通过减震工作台7、大理石底板和缓冲垫层的配合，则能够有效减少检测工件在高放大倍率下的图像抖动，从而进一步提高本实用新型的测量速度及图像的清晰度。

Claims (4)

1.超景深显微快速测量装置，其特征在于：包括测量架(1)，测量架(1)上连接有光学组件，光学组件的下方设有移动测量平台(2)；所述光学组件包括依次连接的相机(4)、变焦镜头(3)、主体镜头(5)和物镜(6)，所述变焦镜头(3)为液体镜头或电动变焦镜头。

2.根据权利要求1所述的超景深显微快速测量装置，其特征在于：所述移动测量平台(2)的下端经减震工作台(7)连接测量架(1)，测量架(1)的底部设有缓冲垫层。

3.根据权利要求2所述的超景深显微快速测量装置，其特征在于：所述测量架(1)经大理石底板连接减震工作台(7)，所述缓冲垫层设置在大理石底板的底部。

4.根据权利要求1所述的超景深显微快速测量装置，其特征在于：所述光学组件一侧设有照明光源(8)，照明光源(8)为100W以上的卤素灯，卤素灯的照射光为环形光或点光源同轴光。

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