斜照明式彩色共聚焦测量系统设计及其实验研究

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.

关键词：彩色共聚焦、斜照明、三轴结构、透明材料

所属期刊栏目：15

分类号：TH742(仪器、仪表)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;福建省科技计划项目;华侨大学中青年教师科研提升资助计划项目

在线出版日期：2022-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：514-524