一种适用于大范围表面形貌测量的白光干涉仪

摘要

本发明公开了一种适用于大范围表面形貌测量的白光干涉垂直扫描测量仪系统，包括机械系统、光路系统、电路系统和软件系统。其中机械系统包括底座、XY向位移台、摆角器、Z向垂直扫描位移台、斜块、U型机构；光路系统包括光栅计量系统和白光干涉光路系统；电路系统包括步进电机驱动器、伺服电机驱动器、计量信号采样以及位移计算模块；软件系统包括测量软件和评定软件。本发明通过控制伺服电机匀速运动，光栅计量系统通过外触发计量，高速相机采集图像，最后用形貌恢复算法恢复试件的表面形貌，同时多个视场的测量结果用三维拼接算法拼接，能够保证表面形貌测量的准确，同时具备垂直水平测量范围大、测量效率高、测量过程简单等优点。

主权项

一种适用于大范围表面形貌测量的白光干涉仪，尤其涉及可实现大范围、高速测量、精密表面形貌恢复的白光干涉仪，主要包括Z向粗驱动系统、Z向精驱动系统、光栅计量系统、白光干涉光路系统、XY水平位移摆角结构、大理石底座；所述Z向粗驱动系统与大理石立柱（2）固定，包括Z向粗驱动步进电机（9）、Z向粗驱动导轨（7）、Z向粗驱动导轨（7）上的Z向粗驱动滑块（8）以及与滑块（8）固定的Z向粗驱动支架（5）；大理石立柱（2）与大理石底座（1）固定连接，用于支承整个Z向粗驱动系统；Z向粗驱动导轨（7）与大理石立柱（2）固定连接，且安装有Z向粗驱动步进电机（9）；步进电机（9）输出的旋转运动，通过连接在其轴上的滚珠丝杠，转换为安装在丝杆上的Z向粗驱动滑块（8）沿Z向粗驱动导轨（7）的直线运动；Z向粗驱动支架（5）与Z向粗驱动滑块（8）固定，用于支承整个精驱动系统，由此使得固定在其上的精驱动系统整体在Z向粗驱动步进电机（9）的驱动下可沿Z向粗驱动导轨（7）运动；所述Z向精驱动系统与Z向粗驱动支架（5）固定，包括Z向精驱动伺服电机（6）、U型机构（10）、减速斜块（11）、Z向精驱动导轨（3）以及Z向精驱动支架（4）；Z向精驱动伺服电机（6）与Z向粗驱动支架（5）固定，并通过连接在其轴上的丝杠，将其输出的旋转运动转换为水平直线运动作用在减速斜块（11）上；减速斜块（11）与固定在U型机构（10）上的销钉线接触，将减速斜块的水平直线运动转换为U型机构（10）的Z向垂直直线运动，并将运动速度按减速斜块倾斜比例降低，实现了U型机构（10）的Z向的直线精密运动；同时Z向精驱动导轨（3）的移动部分、Z向精驱动支架（4）和U型机构（10）三者固定，因此U型机构（10）的Z向的直线精密运动即为Z向精驱动支架（4）以及与Z向精驱动支架（4）固定的白光干涉光路模块（14）的Z向的直线精密运动。