一種表面深度測(cè)量裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】一種表面深度測(cè)量裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及深度測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種表面深度測(cè)量裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]在許多領(lǐng)域如材料與制造領(lǐng)域中，材料表面平整度是其性能高低的重要因素，而在激光外科手術(shù)中，操作人員希望實(shí)時(shí)獲取某一參數(shù)(功率、脈寬、脈沖數(shù)等)的激光對(duì)某特定生物組織的消融深度。目前，在樣品表面深度方向的測(cè)量?jī)x器有觸針式儀器、體式顯微鏡、傳統(tǒng)干涉儀等，觸針式儀器需要與待測(cè)對(duì)象進(jìn)行接觸容易造成測(cè)量對(duì)象的破壞，影響測(cè)量精度，體式顯微鏡則需要將待測(cè)對(duì)象進(jìn)行解剖后進(jìn)行橫截面的顯微測(cè)量，都屬于接觸式或者破壞性測(cè)量。傳統(tǒng)干涉儀是通過(guò)觀察干涉條紋的變化計(jì)算得到深度值，對(duì)環(huán)境要求高，且在觀察條紋移動(dòng)時(shí)顯得十分不便。在對(duì)活體進(jìn)行激光手術(shù)過(guò)程中，接觸式測(cè)量慢且精度不高，操作不方便；采用離體生物切片的辦法縱向切開樣品組織進(jìn)行測(cè)量，不可能進(jìn)行活體測(cè)量，特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中面對(duì)的對(duì)象都是病人，測(cè)量的方法應(yīng)是非接觸式、無(wú)損且快速。
[0005]故現(xiàn)有技術(shù)有待改進(jìn)和發(fā)展。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種非接觸式、無(wú)損且快速的表面深度測(cè)量裝置。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種表面深度測(cè)量裝置，包括:
掃描裝置，用于掃描待測(cè)物體表面深度；
成像裝置，用于將掃描裝置測(cè)量的數(shù)據(jù)處理成圖像；
顯示裝置，用于輸出物體表面待測(cè)深度；
還包括用于將掃描成像圖上單位像素點(diǎn)代表的空氣中光程進(jìn)行標(biāo)定的標(biāo)定裝置； 用于存儲(chǔ)掃描成像圖中單位像素所代表空氣中單位光程的存儲(chǔ)裝置；
用于把測(cè)量待測(cè)物體表面深度在掃描成像圖中的像素值的測(cè)量裝置；
用于計(jì)算待測(cè)物體表面深度的計(jì)算裝置。
[0009]本發(fā)明通過(guò)掃描裝置將待測(cè)對(duì)象通過(guò)成像裝置直接成像，通過(guò)測(cè)量裝置測(cè)量成像的長(zhǎng)度，計(jì)算裝置根據(jù)標(biāo)定裝置已經(jīng)標(biāo)定的單位像素所代表的光程，計(jì)算出待測(cè)對(duì)象的實(shí)際深度。使用時(shí)，只需要移動(dòng)掃描裝置，成像裝置自動(dòng)成像，計(jì)算裝置自動(dòng)計(jì)算，整個(gè)過(guò)程操作簡(jiǎn)單，方便，且不需要對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行破壞，測(cè)量精度可達(dá)10 μ mo
[0010]所述掃描裝置是光纖傳感器。
[0011]所述成像裝置是邁克爾遜成像裝置。
[0012]本發(fā)明的有益效果:無(wú)需直接接觸、無(wú)損快速、操作方便且測(cè)量精度高。
[0013]
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的原理示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例掃描裝置；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例標(biāo)定偽彩圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)測(cè)物體表面深度偽彩圖。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例:
參考圖1，標(biāo)定裝置的數(shù)據(jù)輸出到存儲(chǔ)裝置并保存?zhèn)溆茫粧呙柩b置的數(shù)據(jù)經(jīng)成像裝置處理成偽彩圖后，經(jīng)測(cè)量裝置進(jìn)行對(duì)物體表面深度在偽彩圖上的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果輸出到計(jì)算裝置，計(jì)算裝置調(diào)取存儲(chǔ)裝置中的已標(biāo)定數(shù)據(jù)，結(jié)合測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)計(jì)算出待測(cè)對(duì)象的實(shí)際深度并輸出的顯示裝置顯示。
[0017]請(qǐng)參考圖2，低相干光纖式邁克爾遜干涉儀構(gòu)成本發(fā)明的掃描裝置，干涉儀的光源I發(fā)出的光經(jīng)過(guò)光纖耦合器2分為參考臂光和樣品臂光兩束，其中參考臂光束經(jīng)過(guò)透鏡3與反射鏡4返回光纖耦合器2，樣品臂光通過(guò)二維振鏡5進(jìn)行樣品橫向掃描并經(jīng)過(guò)物鏡6后照射到樣品7上，經(jīng)過(guò)樣品表面反射返回光纖耦合器2，樣品臂光與參考臂光在等光程處發(fā)生干涉產(chǎn)生干涉信號(hào)，干涉信號(hào)從耦合器射出后由光電探測(cè)器接8收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波處理經(jīng)計(jì)算機(jī)9上安裝的matlab軟件處理成待測(cè)對(duì)象的偽彩圖。
[0018]本裝置的工作原理:兩束低相干涉光只有在等光程處才發(fā)生干涉產(chǎn)生干涉信號(hào)，因此可以利用此原理對(duì)處于空氣中物體的表面輪廓進(jìn)行掃描成像。請(qǐng)參考圖3，圖3是處于空氣中的玻璃輪廓低相干涉所形成的偽彩圖，圖中清晰顯示玻璃的上下表面輪廓處各有兩個(gè)亮度條。此時(shí)其上下表面亮度變化處縱坐標(biāo)的深度值約為155單位點(diǎn)，每單位所代表物體的實(shí)際深度可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物體進(jìn)行掃描標(biāo)定所得。如圖3中的載玻片，光在載波片上下表面?zhèn)鞑ミ^(guò)程中的光程差L等于載玻片的實(shí)際厚度t乘以載玻片折射率η所得的值，即L=t*n，則表明每個(gè)單位點(diǎn)所代表在空氣中的光程為x=L/N=T*n/N =1500um/155=9.8um。
[0019]本裝置的工作過(guò)程:
(1)標(biāo)定:已知折射率為n=l.5、厚度t為1_的載玻片，用低相干光纖式邁克爾遜干涉儀掃描得到其偽彩圖(圖3)，通過(guò)從圖中可以直觀看出載玻片上下表面對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)差為N=155點(diǎn)；光在載波片上下表面?zhèn)鞑ミ^(guò)程中的光程差L等于載玻片的實(shí)際厚度t乘以載玻片折射率η所得的值，SP
L=t*n，則表明圖像中縱坐標(biāo)每個(gè)單位所代表在空氣中的光程為x=L/N=T*n/N=1500um/155=9.8um.(2)掃描待測(cè)物體:用步驟(I)標(biāo)定后低相干光纖式邁克爾遜干涉儀對(duì)待測(cè)對(duì)象進(jìn)行掃描，掃描后的數(shù)據(jù)傳送到matlab軟件中。
[0020](3)成像:matlab軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理后得到待測(cè)對(duì)象表面輪廓的偽彩圖，請(qǐng)參考圖4。
[0021](4)測(cè)量:通過(guò)坐標(biāo)截圖或其它方式計(jì)算待測(cè)對(duì)象在圖像的深度值，對(duì)應(yīng)圖4中為100。
[0022](5)計(jì)算:根據(jù)步驟(I)中標(biāo)定的數(shù)據(jù)，圖像中每單位所代表物體的實(shí)際深度為9.8 um，乘以待測(cè)深度在圖像中的深度值100，得到待測(cè)物體表面深度為980 um。
[0023](6)顯示:通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕直接顯示或輸出到其它顯示設(shè)備。
[0024]上列詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種表面深度測(cè)量裝置，包括: 掃描裝置，用于掃描待測(cè)物體表面深度； 成像裝置，用于將掃描裝置測(cè)量的數(shù)據(jù)處理成圖像； 顯示裝置，用于輸出物體表面待測(cè)深度； 其特征在于:還包括用于將掃描成像圖上單位像素點(diǎn)代表的空氣中光程進(jìn)行標(biāo)定的標(biāo)定裝置； 用于存儲(chǔ)掃描成像圖中單位像素所代表空氣中單位光程的存儲(chǔ)裝置； 用于把測(cè)量待測(cè)物體表面深度在掃描成像圖中的像素值的測(cè)量裝置； 用于計(jì)算待測(cè)物體表面深度的計(jì)算裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面深度測(cè)量裝置，其特征在于，所述掃描裝置是光纖傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面深度測(cè)量裝置，其特征在于，所述成像裝置是邁克爾遜成像裝置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表面深度測(cè)量裝置，包括：掃描裝置，用于掃描待測(cè)物體表面深度；成像裝置，用于將掃描裝置測(cè)量的數(shù)據(jù)處理成圖像；顯示裝置，用于輸出物體表面待測(cè)深度；還包括用于將掃描成像圖上單位像素點(diǎn)代表的空氣中光程進(jìn)行標(biāo)定的標(biāo)定裝置；用于存儲(chǔ)掃描成像圖中單位像素所代表空氣中單位光程的存儲(chǔ)裝置；用于把測(cè)量待測(cè)物體表面深度在掃描成像圖中的像素值的測(cè)量裝置；用于計(jì)算待測(cè)物體表面深度的計(jì)算裝置。本發(fā)明的有益效果：無(wú)需直接接觸、無(wú)損快速、操作方便且測(cè)量精度高。
【IPC分類】A61B5-107
【公開號(hào)】CN104622474
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510101927
【發(fā)明人】陳霞
【申請(qǐng)人】莆田市荔城區(qū)聚慧科技咨詢有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年3月9日