[发明专利]具有主动光学防抖功能的抗振型面阵扫频测距/厚的装置和方法

说明书

本发明公开一种具有主动光学防抖功能的抗振型面阵扫频测距/厚的装置，涉及激光测距领域，包括第一二向色镜、分束器、第二二向色镜、镜头、相机、光谱仪、采集控制单元、可运动的部分反射元件，第一二向色镜的透射光方向上设分束器，分束器反射光方向上设载物台，在载物台和分束器之间设置可运动的部分反射元件，分束器具有四个端口，第一端口正对第一二向色镜，第二端口正对可运动的部分反射元件，第四端口的方向上设有第二二向色镜，第二二向色镜透射光方向上设置镜头，镜头与相机相连，相机与采集控制单元相连，第二二向色镜反射光方向上设置光谱仪，光谱仪连通采集控制单元。本发明装置能减小测量误差，其结构简单、测量快速、测量精度高。

技术领域

本发明属于激光测距领域，更具体地，涉及一种具有主动光学防抖功能的抗振型面阵扫频测距/厚的装置和方法。

背景技术

现代工业生产中，零件加工的精密程度越来越成为高性能设备的关键，准确且稳定的生产出所需要的特定尺寸和形貌的零件非常重要。因此，对所生产的零件进行精确的检测是保证高质量生产的重要环节。

现有的技术中，申请号为201910648603.5公开了一种发明名称为“一种物体表面三维坐标测量系统以及测量方法”的专利申请，其处理器用于对测量臂、第一参考臂和第二参考臂返回的激光之间的干涉信号进行分析处理，以获得待测物体在Z轴方向的深度，同时还用于结合二维位移平台反应的待测物体在XY平面坐标生成待测物体三维坐标，这实质上是一种通过逐点扫描获得零件的形貌，其将样品设置在X、Y二维平台上，可以扩展了测量的范围，但其测量过程依赖于机械运动，必然会引入机械扫描误差，也会使得设备面临运动部件老化、不稳定等问题。而且测量速度还会受限于扫描的速度，难以在高灵敏度的同时获得高测量速度，这是点扫描的特性决定的。在测量过程中，因外界环境和操作过程的影响，相关光学元件会发生抖动，使得测量结果有一定的误差。

标题为“Performance analysis of a full-fieldand full-range swept-source OCT system”的英文论文公开了一种核心器件为扫频光源和相机、抗振镜、套筒透镜的面阵层析成像系统。但是其存在如下缺点：系统中使用的LSR为运动式的散斑衰减器，LSR的工作原理是通过元件最高上百赫兹的振动，使相机在一次曝光时间内接收到多种光相位，从而抑制散斑。因此这种工作模式下相机的帧率必须数十倍慢于LSR才能实现散斑抑制效果，且相机越快抑制效果越差。这种动态的抑制散斑的方法严重限制了相机的拍照速度，因而成为测距系统难以高速测量的瓶颈。且其采用显微镜的设计，无法适用于大尺寸物体的单次测距场景。其应用场景为生物组织成像，没有设计抗振防抖功能。

因此，有需要开发一种无需对样品进行点扫描的大幅面、高精度、快速，的测量物体厚度和距离的方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有主动光学防抖功能的抗振型面阵扫频测距/厚的装置和方法，旨在解决现有技术中测量几毫米到几十微米厚度或者距离的装置和方法存在测量速度不快、测量精度不高的问题，本发明将参考臂融合到测量臂，增加了系统的抗干扰能力。加入的主动光学防抖系统能够补偿环境的振动，减小测量误差，实现光学防抖功能。本发明装置结构简单、测量快速、测量精度高。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有主动光学防抖功能的抗振型面阵扫频测距/厚的装置，其特征在于，其包括第一二向色镜、分束器、第二二向色镜、镜头、相机、光谱仪、采集控制单元、可运动的部分反射元件，其中，

第一二向色镜的透射光方向上设置分束器，分束器反射光方向上设置有载物台，用于放置待测距或者测厚的样品，在载物台和分束器之间设置有可运动的部分反射元件，

分束器具有四个端口，四个端口分别位于矩形的四个边上，第一端口和第三端口位于相对的两个边上，第一端口正对第一二向色镜，第二端口正对可运动的部分反射元件，第四端口的方向上设置有第二二向色镜，