一种超大测量角度光谱共聚焦形状测量系统的制作方法

本实用新型涉及一种形状测量系统，具体为一种超大测量角度光谱共聚焦形状测量系统。

背景技术：

现在市面上的光谱光聚焦形状测量系统，均为单独一只测量头垂直测量表面形状，由于光谱共焦位移传感器测量头的N.A(数值孔径)限制，每种测量头都有一个最大可测量角度，超过最大可测量角度的形状就无法测得，单纯提高N.A(数值孔径)可以扩大最大可测量角度，但是第一N.A极限一般只能做到0.75不能无限增大，另外N.A(数值孔径)增大受限于测量量程，做到N.A(数值孔径)0.75，量程只能做到1mm，因此针对以上问题设计一种超大测量角度光谱共聚焦形状测量系统是十分必要的。

技术实现要素：

针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种超大测量角度光谱共聚焦形状测量系统，可以在大大提高最大可测量角度的同时，保证更大的测量量程。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种超大测量角度光谱共聚焦形状测量系统，包括支架、XY电动扫描台与光学测头总装板，所述光学测头总装板位于XY电动扫描台正上方，所述光学测头总装板通过第一测头夹具、第二测头夹具与第三测头夹具分别固定有第一测头、第二测头与第三测头，所述第一测头与XY电动扫描台所在平面相垂直，且正对XY电动扫描台的中心点，所述第二测头与第三测头分别对称位于第一测头两侧，且与第一测头之间形成有初始夹角α，所述第二测头夹具与第三测头夹具与光学测头总装板之间转动连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一测头可进行自由的垂向调节，所述第二测头与第三测头同XY电动扫描台间的距离也可自由调节。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第二测头与第三测头同第一测头之间的初始夹角α为45°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用三只光谱共焦测量头组合测量，避免了单独一只光谱共焦测量头的最大可测量角度的局限性，通过将三只光谱共焦测量头组合为一个完整系统，三路光谱共焦同时测量样品表面，将测量数据自动组合到一起，最终实现输出一条形状测量值，整体设计可以在大大提高最大可测量角度的同时，保证更大的测量量程，具有较为广阔的市场前景，便于推广。

附图说明

图1为本实用新型正面结构示意图；

图2为本实用新型侧面结构示意图；

图3为本实用新型立体结构示意图；

图中：1-支架；2-XY电动扫描台；3-光学测光总装板；4-第一测头夹具；5-第二测头夹具；6-第三测头夹具；7-第一测头；8-第二测头；9-第三测头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种超大测量角度光谱共聚焦形状测量系统，包括支架1、XY电动扫描台2与光学测头总装板3，所述光学测头总装板3位于XY电动扫描台2正上方，所述光学测头总装板3通过第一测头夹具4、第二测头夹具5与第三测头夹具6分别固定有第一测头7、第二测头8与第三测头9，所述第一测头7与XY电动扫描台2所在平面相垂直，且正对XY电动扫描台2的中心点，所述第二测头8与第三测头9分别对称位于第一测头7两侧，且与第一测头7之间形成有初始夹角α，初始夹角α为45°，所述第二测头夹具5与第三测头夹具6与光学测头总装板3之间转动连接。

具体的测量与角度换算的原理为：

对于第二测头8和第三测头9角度换算原理：

设测头量程开始端为坐标系原点(0，0)，建立垂直面xz坐标系，扫描方式为本实用新型的测头静止不动，被测物随XY电动扫描台2移动(假设移动方向为坐标系x负向)；

设本实用新型的测头与水平面夹角为θ；

设测量位移值为D；

设被测物表面任意点坐标为(x，z)；

设扫描间距为Δ；

由此可以得出被测物表面任意点坐标满足公式：

x-Δ＝-cos(θ)D

z＝-sin(θ)D

得出被测物表面任意坐标为(Δ-cos(θ)D，-sin(θ)D)；

对于第一测头7角度换算原理：

设第一测头7量程开始端为坐标原点(0,0)，建立垂直面xz坐标系；

设左右倾斜的第二测头8与第三测头9量程开始端坐标为(x0，y0)，(x1，y1)；

首先对左右的第二测头8与第三测头9扫描数据利用测头倾斜换算原理进行数据复原，然后利用标定确定出x0，y0，x1，y1的具体值，紧接着将左右倾斜的第二测头8与第三测头9的扫描复原后数据根据计算出的(x0，y0)，(x1，y1)坐标值进行平移，得到三路测头相对于同一坐标系的样品表面坐标数据，最后按照设定好的节点对数据进行拼接组合，得出实际样品表面形貌坐标。

另外所述第一测头7可进行自由的垂向调节，所述第二测头8与第三测头9同XY电动扫描台2间的距离也可自由调节，可以根据测量样品形状调整径向位置。

基于上述，本实用新型具有的优点在于：本实用新型采用三只光谱共焦测量头组合测量，避免了单独一只光谱共焦测量头的最大可测量角度时的局限性，通过将三只光谱共焦测量头组合为一个完整系统，三路光谱共焦同时测量样品表面，将测量数据自动组合到一起，最终实现输出一条形状测量值，整体设计可以在大大提高最大可测量角度的同时，保证更大的测量量程，具有较为广阔的市场前景，便于推广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。