[发明专利]一种光谱共焦测量系统的标定装置及标定方法

说明书

本发明公开了一种光谱共焦测量系统的标定装置及标定方法，该装置包括：光源组件、光谱信号色散组件、光谱信号接收组件、精密线性位移台、待测物、Y型光纤耦合器、控制器；移动精密线性位移台，记录每次移动过程中精密线性位移台的位移数据以及线阵CCD相机采集的待测物表面的原始光谱数据；通过光源光谱信号的归一化系数对原始光谱曲线进行修正，对修正后的光谱曲线进行寻峰处理得到修正后的光谱曲线的峰值波长数据，通过峰值波长位移数据拟合峰值波长与位移的定标曲线对光谱共焦测量系统进行标定。本发明能解决因色散组件的线性度、光谱信号接收组件中光谱分辨率等导致系统精度差，测量不准确问题，从而实现光谱共焦测量系统的高精度测量。

技术领域

本发明涉及非接触式光学精密测量技术领域，具体涉及一种光谱共焦测量系统标定装置和标定方法。

背景技术

光谱共焦测量系统是一个非接触式高分辨率光学精密测量系统，具有测量精度高、测量速度快、测量倾斜角度大、不受环境光源影响、测量过程不产生温度和能量等特点。光谱共焦测量系统广泛运用于各种不同要求的高精密测量场合，从物体表面细微结构、形状及纹理粗糙度的测量分析到工业环境下的在线质量检测、过程控制与逆向工程及实验室研究场合的高精度设备等。

光谱共焦测量系统的测量精度是系统一个重要性能指标，然而由于光谱信号色散组件中色散组件的线性度、光谱信号接收组件中的光谱分辨率等因素会导致系统精度变差；通常情况下需要对光谱共焦测量系统中每个组件进行单独标定，然而在系统装调的过程中不可避免的引入误差，使得每个组件不能达到设计的性能。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种光谱共焦测量系统标定装置和标定方法，以期能解决传统因色散组件的线性度、光谱信号接收组件中的光谱分辨率等因素导致系统精度差，测量不准确的问题，从而实现光谱共焦测量系统的高精度测量。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种光谱共焦测量系统的标定装置，包括：光源组件、光谱信号色散组件、光谱信号接收组件；其特点在于，所述标定装还置包括：精密线性位移台、待测物、Y型光纤耦合器、控制器；

所述Y型光纤耦合器的光束入射端和光束接收端分别与所述光源组件和所述光谱信号接收组件相连，所述Y型光纤耦合器的光束反射端与所述光谱信号色散组件相连；

所述待测物放置在所述精密线性位移台上，且所述待测物的表面朝向所述光谱信号色散组件，并与所述光谱信号色散组件的色散光束的光轴垂直；

所述控制器分别与所述光源组件和光谱信号接收组件电连接；

所述光源组件包括：白光LED光源、LED准直透镜和光纤聚焦镜；

所述LED准直透镜将所述白光LED光源射出的光束准直后射入所述光纤聚焦镜，再经过所述光纤聚焦镜的聚焦后进入Y型光纤耦合器的光束入射端；进入所述光束入射端的光束经所述Y型光纤耦合器的器件耦合部分传输至所述Y型光纤耦合器的光束反射端；

所述光谱信号色散组件包括：负透镜、正透镜、准直镜组、衍射透镜；

所述Y型光纤耦合器的光束反射端的光束依次经过所述负透镜、正透镜、准直镜组、衍射透镜后色散至所述待测物的表面，所述待测物表面的色散光束以相反的方向再次通过所述色散组件后，经由所述Y型光纤耦合器的光束反射端传输至所述Y型光纤耦合器的器件耦合部分，再传输至所述Y型光纤耦合器的光束接收端；

所述光谱信号接收组件包括：准直镜组、衍射光栅、聚焦透镜组和线阵CCD相机；

所述Y型光纤耦合器的光束接收端的光束依次经过所述准直镜组、衍射光栅、聚焦透镜组后进入所述线阵CCD相机，由所述线阵CCD相机获得光谱信号后传输给所述控制器，所述控制器将获取的光谱信号传输至上位机。