本发明涉及高精度测量，特别涉及一种基于白光共焦原理的高精度检测装置及方法。
背景技术：
1、白光共焦法依托于白光的色散效应，将进行色散后的光束照射到被测物体上，距离不同的被测物体会反射不同颜色的光，从而实现对被测物体表面的距离或位移的测量。白光共焦法采用非接触式测量，可以避免对被测物体造成损伤，同时白光共焦法具有较高的测量精度，是一种应用非常广泛的光学测量方法。目前市面上对如曲面屏等曲面玻璃的厚度测量需求非常大，常见的采用激光的反射光或透射光的时间差、位移差等测量方式的精度难以达到要求，白光共焦法虽然具有测量精度高的特点，然而现有的白光共焦测量装置对检测环境及被测物体的反射率要求较高，当被测物体为光滑曲面时，进入探测器的反射光信号较弱，容易受到环境光线的干扰，无法得到较好的测量结果。
技术实现思路
1、本发明正是基于上述问题，提出了一种基于白光共焦原理的高精度检测装置及方法，能够实现对曲面玻璃的厚度的高精度测量。
2、有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种基于白光共焦原理的高精度检测装置，包括：
3、第一测量路径确定模块，用于在透明待测物的第一表面确定第一测量路径；
4、第二测量路径确定模块，用于在所述透明待测物的第二表面确定第二测量路径，所述第二测量路径为所述第一测量路径在所述第二表面的投影；
5、曲线函数拟合模块，用于分别拟合所述第一测量路径以及所述第二测量路径对应的第一曲线的第一曲线函数和第二曲线的第二曲线函数；
6、第一运动控制基准点确定模块，用于在测量探头上确定第一运动控制基准点，所述第一运动控制基准点在所述测量探头的光轴上；
7、第三测量路径确定模块，用于确定第三测量路径，所述第三测量路径为测量过程中所述第一运动控制基准点的运动路径，所述第三测量路径位于所述透明待测物体的上方且与所述第一测量路径、所述第二测量路径在同一个平面上；
8、电源控制模块，用于接通所述测量探头的电源以使所述测量探头的白光光源发出的白光通过色散透镜形成共焦测量光束；
9、第一距离测量模块，用于控制所述测量探头的所述第一运动控制基准点从所述第三测量路径的第一端点运动到所述第三测量路径的第二端点以通过所述共焦测量光束测量所述第一表面的第一距离，在所述第一运动控制基准点从所述第一端点到所述第二端点的运动过程中，基于所述第一曲线函数控制所述测量探头的光轴实时垂直于所述第一表面；
10、第二距离测量模块，用于当所述测量探头的所述第一运动控制基准点运动到所述第三测量路径的第二端点时，控制所述测量探头的所述第一运动控制基准点从所述第三测量路径的第二端点运动到所述第三测量路径的第一端点以通过所述共焦测量光束测量所述第二表面的第二距离，在所述第一运动控制基准点从所述第二端点到所述第一端点的运动过程中，基于所述第二曲线函数控制所述测量探头的光轴实时垂直于所述第二表面；
11、厚度计算模块，用于根据所述第一距离和所述第二距离计算所述第一表面和所述第二表面之间的厚度。
12、本发明的第二方面提出了一种基于白光共焦原理的高精度检测方法，包括：
13、在透明待测物的第一表面确定第一测量路径；
14、在所述透明待测物的第二表面确定第二测量路径，所述第二测量路径为所述第一测量路径在所述第二表面的投影；
15、分别拟合所述第一测量路径以及所述第二测量路径对应的第一曲线的第一曲线函数和第二曲线的第二曲线函数；
16、在测量探头上确定第一运动控制基准点，所述第一运动控制基准点在所述测量探头的光轴上；
17、确定第三测量路径，所述第三测量路径为测量过程中所述第一运动控制基准点的运动路径，所述第三测量路径位于所述透明待测物体的上方且与所述第一测量路径、所述第二测量路径在同一个平面上；
18、接通所述测量探头的电源以使所述测量探头的白光光源发出的白光通过色散透镜形成共焦测量光束；
19、控制所述测量探头的所述第一运动控制基准点从所述第三测量路径的第一端点运动到所述第三测量路径的第二端点以通过所述共焦测量光束测量所述第一表面的第一距离，在所述第一运动控制基准点从所述第一端点到所述第二端点的运动过程中，基于所述第一曲线函数控制所述测量探头的光轴实时垂直于所述第一表面；
20、当所述测量探头的所述第一运动控制基准点运动到所述第三测量路径的第二端点时，控制所述测量探头的所述第一运动控制基准点从所述第三测量路径的第二端点运动到所述第三测量路径的第一端点以通过所述共焦测量光束测量所述第二表面的第二距离，在所述第一运动控制基准点从所述第二端点到所述第一端点的运动过程中，基于所述第二曲线函数控制所述测量探头的光轴实时垂直于所述第二表面；
21、根据所述第一距离和所述第二距离计算所述第一表面和所述第二表面之间的厚度。
22、优选的，在上述的高精度检测方法中，在控制所述测量探头的所述第一运动控制基准点从所述第三测量路径的第一端点运动到所述第三测量路径的第二端点以通过所述共焦测量光束测量所述第一表面的第一距离的步骤之前，还包括：
23、读取预先配置的测量密度σ，所述测量密度为在所述第三测量路径上单位长度的测量点数量；
24、获取所述第三测量路径的长度l3；
25、计算所述第三测量路径上的测量点数量m＝σ·l3；
26、计算测量点在所述第三测量路径上的坐标值p3i(x3i,3i,3i)以及其在所述第一路径、所述第二路径上的投影的坐标值p1i(x1i,1i,1i)、p2i(x2i,2i,2i)，其中i＝(1,2,…,m)，在i值相等时，p1i与p3i的连线垂直于所述第一测量路径在p1i处的切线，p2i与p3i的连线垂直于所述第二测量路径在p2i处的切线；
27、将坐标值p1i、p2i以及p3i进行关联存储。
28、优选的，在上述的高精度检测方法中，控制所述测量探头的所述第一运动控制基准点从所述第三测量路径的第一端点运动到所述第三测量路径的第二端点以通过所述共焦测量光束测量所述第一表面的第一距离的步骤具体包括：
29、实时获取所述第一运动控制基准点当前在所述第三测量路径上的坐标值p3；
30、当所述第一运动控制基准点的实时坐标值p3与预设的测量点的坐标值p3i相匹配时，从光谱仪获取其对反射光的响应曲线对应的峰值波长λ1i；
31、获取所述峰值波长λ1i对应的所述色散透镜的焦距f1i＝(λ1i)；
32、将所述色散透镜的焦距确定为所述第一距离d1i＝1i。
33、优选的，在上述的高精度检测方法中，基于所述第二曲线函数控制所述测量探头的所述第一运动控制基准点从所述第三测量路径的第二端点运动到所述第三测量路径的第一端点以测量通过所述共焦测量光束所述第二表面的第二距离的步骤具体包括：
34、实时获取所述第一运动控制基准点当前在所述第三测量路径上的坐标值p3；
35、当所述第一运动控制基准点的实时坐标值p3与预设的测量点的坐标值p3i相匹配时，从光谱仪获取其对反射光的响应曲线对应的第一峰值波长λ1i和第二峰值波长λ2i；
36、获取所述第一峰值波长λ1i对应的所述色散透镜的第一焦距f1i＝(λ1i)以及所述第二峰值波长λ2i对应的所述色散透镜的第二焦距f2i＝(λ2i)；
37、根据所述色散透镜的焦距以及所述透明待测物的折射率计算所述第二距离其中n为所述透明待测物的折射率，θ为第二峰值波长λ2i对应的孔径角。
38、优选的，在上述的高精度检测方法中，基于所述第一曲线函数控制所述测量探头的光轴实时垂直于所述第一表面的步骤具体包括：
39、实时获取所述第一运动控制基准点当前在所述第三测量路径上的坐标值p3；
40、根据所述第一曲线函数计算坐标值p3在所述第一测量路径上的投影坐标值p1，使得p1与p3的连线垂直于所述第一测量路径在p1处的切线；
41、在所述测量探头上确定第二运动控制基准点，所述第二运动控制基准点在所述测量探头的光轴上；
42、控制所述测量探头的姿态使得所述第一运动控制基准点与所述第二运动控制基准点的连线和p1与p3的连线重合。
43、优选的，在上述的高精度检测方法中，基于所述第二曲线函数控制所述测量探头的光轴实时垂直于所述第二表面的步骤具体包括：
44、实时获取所述第一运动控制基准点当前在所述第三测量路径上的坐标值p3；
45、根据所述第一曲线函数计算坐标值p3在所述第二测量路径上的投影坐标值p2，使得p2与p3的连线垂直于所述第一测量路径在p2处的切线；
46、在所述测量探头上确定第二运动控制基准点，所述第二运动控制基准点在所述测量探头的光轴上；
47、控制所述测量探头的姿态使得所述第一运动控制基准点与所述第二运动控制基准点的连线和p1与p3的连线重合。
48、优选的，在上述的高精度检测方法中，根据所述第一距离和所述第二距离计算所述第一表面和所述第二表面之间的厚度的步骤具体包括：
49、根据所述第一距离以及所述第二距离拟合所述第一表面和所述第二表面对应所述第一测量路径和所述第二测量路径的第三曲线的第三曲线函数和第四曲线的第四曲线函数；
50、接收用户的输入在所述第三曲线上确定第一目标测量点；
51、根据所述第一目标测量点在所述第四曲线上确定第二目标测量点；
52、获取所述第一目标测量点和所述第二目标测量点的坐标值；
53、根据所述第一目标测量点和所述第二目标测量点的坐标值计算所述第一表面和所述第二表面在所述第一目标测量点和所述第二目标测量点处的厚度。
54、优选的，在上述的高精度检测方法中，根据所述第一目标测量点在所述第四曲线函数上确定第二目标测量点的步骤具体包括：
55、确定经过所述第一目标测量点且垂直于所述第三曲线在所述第一目标测量点处的切线的第一直线；
56、获取所述第一直线与所述第四曲线的交点的坐标；
57、判断所述第一直线是否与所述第四曲线在所述交点处的切线垂直；
58、判断为是时，将所述第一交点确定为所述第二目标测量点。
59、优选的，在上述的高精度检测方法中，在判断所述第一直线是否与所述第四曲线在所述第一交点处的切线垂直的步骤之后还包括：
60、判断为否时，确定经过所述第一目标测量点的第二直线，所述第二直线与所述第三曲线在所述第一目标测量点处的切线的夹角和所述第二直线与所述第四曲线在其交点处的切线的夹角互补。
61、本发明提出了一种基于白光共焦原理的高精度检测装置及方法，在透明待测物的表面确定第一测量路径和第二测量路径，在测量探头的光轴上确定第一运动控制基准点，控制所述第一运动控制基准点沿与所述第一测量路径、所述第二测量路径在同一个平面上第三测量路径来回运动以分别对所述透明待测物的两个表面的距离进行测量，测量过程中分别保持所述测量探头的光轴实时垂直于所述透明待测物的其中一个表面，从而根据测量得到的所述透明待测物的两个表面的距离计算两个表面之间的厚度。