非同轴并行彩色共聚焦测量系统表面倾斜角度误差分析及校正

针对非同轴式并行彩色共聚焦测量系统在被测物表面倾斜时存在的测量误差,提出了一种误差补偿方法。该方法使用两块标准量块搭建的台阶作为被测物进行实验,首先使样品横向运动,对采集的表面高度数据进行直线拟合获得倾斜表面的线性公式,再利用获得倾斜表面直线的斜率与倾斜角度之间的关系,得到表面倾斜角度,并通过三角函数关系计算出每个数据点的误差,最终通过补偿的方式消除因表面倾斜产生的数据误差。为了保证彩色相机能够捕获到反射回的光谱信号,不断调试被测物倾斜角度,设置被测物表面倾斜角度在[-4°,4°],在该范围内进行被测物表面在不同倾斜角度时的误差补偿实验,以倾斜角度为4°为例,补偿后的台阶高度测量平均值为101.92μm,相对误差为3.00%,系统的测量精度可达微米级。

基于彩色共焦的位移测量系统研究

为实现小型化、非接触式、快速高精度的位移测量,设计并搭建了基于光学彩色共焦原理的位移测量系统。系统中数据拟合采用的方法是,对光谱响应函数极值周围的数据进行高斯叠加拟合,以获得光谱响应曲线的峰值,从而得到峰值所对应的波长。经过实验验证,系统的测量范围为2mm,测量精度可以达到10μm,线性度为3.4%,光谱响应的半高宽(FWHM)为49nm。因此能够满足一定精度的位移测量需求。