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申请/专利权人：西安理工大学

摘要：本发明公开了超薄玻璃基板平整度多参数高精度测量系统及方法，首先疝气白光光源发出的平行光经过TIR棱镜到数字调光器件形成动态条纹，动态条纹经过TIR棱镜、准直透镜、扩束镜、分光镜、扫描振镜、色散物镜组形成动态扫描点阵；然后玻璃基板上表面将不同颜色的光反射回到分光镜、色散棱镜、会聚目镜成像到3CCD彩色视觉传感器，同时玻璃基板上下表面的光点成像到黑白视觉传感器上，最后通过3CCD彩色视觉传感器光强点阵中心的RGB值计算得到玻璃基板上表面的位置变化信息，同时计算黑白视觉传感器上两个成像点的距离得到玻璃基板的厚度，该发明有效利用了光波长稳定性，消除了环境的影响，实现快速同步高精度测量，提高了测量精度。

主权项：1.超薄玻璃基板平整度多参数高精度测量方法，其特征在于，测量系统主要包括光的准直组件、光的扫描组件、光的色散组件、光的成像组件，所述光的准直组件包括准直透镜和扩束镜，光的扫描组件包括分光镜和扫描振镜，所述光的色散组件包括色散物镜组和色散棱镜，光的成像组件包括会聚目镜、3CCD彩色视觉传感器和黑白视觉传感器；疝气白光光源发出的平行光依次经过光的准直组件、光的扫描组件、光的色散组件，然后经过玻璃基板反射依次经过光的色散组件、光的扫描组件和光的成像组件，实现多参数信息获取；测量方法具体包括以下步骤：疝气白光光源发出的平行光经过TIR棱镜反射到数字调光器件形成动态条纹；动态条纹经过TIR棱镜透射到准直透镜进行光路准直后到扩束镜进行扩束，分光镜将扩束后的平行条纹光透射到扫描振镜上，扫描振镜以一定的角速度旋转，实现光线扫描运动，色散物镜组将扫描条纹中不同颜色光会聚在玻璃基板的上表面，形成动态扫描点阵，具体做法如下：首先，根据被测玻璃基板的厚度及其测量精度，获得测点最小间距，以及消除测点间光学干扰的最小间距，就可得到照明系统投射出来的适应不同厚度玻璃基板的光线宽度及间距；接着，通过数字调光器件阵列编码可生成多个二进制掩膜，掩膜的二进制数据1和0分别代表数字调光器件的开关两态，在时间域上，让数字调光器件根据二进制掩膜分时瞬时动作，每一时刻只根据一种二进制掩膜形成部分条纹照明；然后，在3CCD彩色视觉传感器和黑白视觉传感器曝光时间内完成全部条纹照明，结合3CCD彩色视觉传感器、黑白视觉传感器和色散物镜组的曝光时间成像在一幅图像上，实现条纹照明从时间域到空间域的变换，从而实现基于时空域变换的照明条纹调制，形成动态扫描点阵；玻璃基板的上表面将不同颜色的光反射回到分光镜，分光镜反射到色散棱镜，色散棱镜将返回来的光按不同波长色散开经过会聚目镜会聚到3CCD彩色视觉传感器，同时黑白视觉传感器拍摄获得玻璃基板上下表面的光点成像；最后通过3CCD彩色视觉传感器上光强中心的RGB值计算得到光的波长λ即可获得对应玻璃基板上表面的位置信息及翘曲度，同时计算黑白视觉传感器上两个成像点的距离即获得玻璃基板的厚度；所述玻璃基板翘曲度的计算方式如下：首先根据3CCD彩色视觉传感器测量的图像进行预处理，预处理包括对比度增强、滤波处理等，获得一系列的RGBkk＝1…m，其中m为测点个数；然后根据标准RGB值与波长λ的对应关系λ＝fR、G、B得到每一点对应的波长λk；接着通过波长λk与色散物镜组的焦距f的关系即可得到玻璃基板的高度信息hk＝A1λk+A0，式中A1为系数，A0为偏移常数；最后通过dk＝hk-dmin，dmin为玻璃基板高度最小值，计算各点到基准面的距离dk及最大值dmax即可得到玻璃基板的翘曲度，其分辨能力可以达到S255*255*255，其中S为量程；所述玻璃基板厚度的计算方式如下：通过对一系列厚度为δ1…δn的标准玻璃基板进行检测，对黑白视觉传感器测量的图像进行预处理，预处理包括对比度增强、滤波处理等；图像预处理后获得一系列的距离D1…Dk，利用通用的最小二乘法得到黑白视觉传感器不同光点的位置距离D和玻璃基板的厚度δ之间的关系δ＝KD+B，式中K为线性系数，B为偏移常值，即可获得每一点的玻璃基板厚度δk及厚度变化趋势；所述数字调光器件阵列编码方式为：将数字调光器件阵列分割成N个子块，每个子块里有j+1个微镜，分别编号为0，1，2，…，j，不同子块里处于对应位置的微镜给予相同的编号，因此微镜阵列按空间位置被分成N大类：微镜1X，微镜2X，…，微镜NXX＝0，1，2，…，j。

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