[发明专利]基于光谱共焦的胶体三维重建与厚度测量方法和系统

说明书

本发明提供了基于光谱共焦的胶体三维重建与厚度测量方法和系统，包括光谱共焦传感器、三轴移动平台、点云模块、点云数据处理模块和输入输出模块；通过光谱共焦结合三轴移动平台采集微件涂胶胶体的纳米级距离数据结合形成有序的三维点云数据，对点云数据进行校正无效点、Z轴翻转、伪彩映射、网格化和平滑的处理并更新三维点云，计算检测到的光的焦点到紫光的焦点之间的距离，实现了实时、直观地测量所需微件胶体的厚度的功能，且经过试验验证，测量精度达到了纳米级。

技术领域

本发明属于高精度测量技术领域，具体涉及基于光谱共焦的胶体三维重建与厚度测量方法和系统。

背景技术

现阶段随着设备的微型化，对工艺制作的精度要求越来越高。目前的LED产业中，LED胶带批量涂胶的位置和厚度均需要严格控制，测量精度需要达到纳米级且能够实时测量。

对于微型部位的测量方法有激光三角法和显微镜测量法等。运用激光三角法来可获得LED胶带的涂胶表面的高度，但因为激光自身的宽度达十几微米，获得数据的误差就会高达十几微米，这个精度不能满足测量要求；且因为线激光检测是通过光线的粗细和凸起程度来换算为高度值，对于透明的部件，容易发生散色导致聚焦效果较差，会进一步影响测量精度。显微镜测量法可以满足测量精度要求，但测量流程繁琐，且主要由人工完成，不适于智能化批量实时处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供基于光谱共焦的胶体三维重建与厚度测量方法和系统，用于实时、直观地测量微件胶体的厚度，且测量精度达到纳米级。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：基于光谱共焦的胶体三维重建与厚度测量方法，包括以下步骤：

S1：通过基于光谱共焦的胶体三维重建与厚度测量系统采集待测的胶体的距离数据；距离数据为基于光谱共焦的胶体三维重建与厚度测量系统的光谱共焦传感器检测的胶体反射的光的焦点与胶体反射的紫光的焦点之间的距离；

S2：根据距离数据和光谱共焦传感器检测距离数据时所处的位置数据建立有序的三维点云；位置数据包括X轴坐标和Y轴坐标；

S3：对三维点云的数据进行包括校正无效点、Z轴翻转、伪彩映射、网格化和平滑的处理并更新三维点云；

S4：在处理后的三维点云的数据中选择待测位置，解算该位置的胶体的厚度值。

按上述方案，所述的步骤S1中，具体步骤为：

S11：将光谱共焦传感器、三轴移动平台、点云模块、点云数据处理模块和输入输出模块组装为基于光谱共焦的胶体三维重建与厚度测量系统；其中光谱共焦传感器对准固定在三轴移动平台上的待测的胶体，光谱共焦传感器的信号输出端和三轴移动平台的信号输出端分别与点云模块的信号输入端连接，点云模块的信号输出端与点云数据处理模块的信号输入端连接，点云数据处理模块的信号输出端与输入输出模块的信号输入端连接；

S12：操作人员通过输入输出模块输入指令，操作三轴移动平台移动光谱共焦传感器扫描待测的胶体；

S13：光谱共焦传感器将扫描得到的距离数据发送给点云模块；

S14：三轴移动平台将光谱共焦传感器每次扫描时所处的位置数据发送给点云模块。

进一步的，所述的步骤S3中，具体步骤为：

S31：去掉三维点云的无效点后进行线性插值补值；无效点为三维点云中的Z轴坐标为0的点；

S32：翻转三维点云的Z轴数据，在步骤S31得到的三维点云中获取Z轴数据的最大值，用Z轴数据的最大值减去每个三维点的Z轴数据得到的值作为对应三维点的Z轴坐标；

S33：将三维点云的Z轴数据归一化到0-255的区间，再根据伪彩映射公式对归一化数据进行线性映射，得到带有RGB颜色信息的点云热力图；