Para resolver o problema de que o microscópio confocal diferencial a laser tradicional (LDCM) não pode realizar medições de ângulo de inclinação de alta precisão simultaneamente com medições de distância, foi proposto um sensor de medição de ângulo de inclinação baseado em confocal diferencial. Ao medir uma superfície inclinada, este sensor primeiro utiliza o sinal de resposta diferencial obtido por varredura axial para localizar com precisão a posição do foco, depois analisa a distribuição da intensidade do campo na pupila do microscópio e extrai a posição do pico da imagem do ponto, realizando assim uma medição precisa do ângulo de inclinação. Primeiro, foi construído um modelo de distribuição do campo óptico após a reflexão do feixe focalizado na superfície inclinada a ser medida, analisando-se a distribuição da intensidade do campo na pupila do microscópio para diferentes ângulos de inclinação. Em seguida, com base na análise das características do ponto inclinado, foi proposto um método para extrair a posição do pico do ponto utilizando um algoritmo Meanshift melhorado. Finalmente, a eficácia do sensor para a medição do ângulo de inclinação foi verificada experimentalmente. Os resultados experimentais mostraram que o erro médio de medição para o grau de inclinação (0~8°) foi de 0,011°, e o erro médio de medição para a direção da inclinação (0~360°) foi de 0,128°, atendendo aos requisitos de medição do ângulo de inclinação da superfície medida durante o processo de detecção tridimensional usando uma sonda óptica diferencial sem contato. Este sensor fornece um novo método para medição de contorno de alta precisão em superfícies livres.

sonda óptica sem contato; confocal diferencial; detecção 3D; medição de inclinação; extração de pico