Для решения проблемы невозможности традиционного лазерного дифференциального конфокального микроскопа (LDCM) одновременно проводить дистанционные измерения и высокоточное измерение угла наклона был предложен датчик измерения угла наклона на основе дифференциальной конфокальной технологии. При измерении наклонной поверхности данный датчик сначала точно определяет положение фокальной точки, используя сигнал дифференциального отклика, полученный при осевом сканировании, затем анализирует распределение интенсивности поля на зрачке микроскопа и извлекает положение пика изображения светового пятна, что позволяет точно измерять угол наклона. Сначала была построена модель распределения светового поля после отражения сфокусированного пучка от наклонной измеряемой поверхности и проведён анализ распределения интенсивности поля на зрачке микроскопа при различных углах наклона. Затем на основе анализа характеристик наклонного светового пятна предложен метод извлечения положения пика светового пятна с использованием улучшенного алгоритма Meanshift. Наконец, эффективность датчика в измерении угла наклона была экспериментально подтверждена. Результаты экспериментов показали, что средняя ошибка измерения угла наклона (0~8°) составляет 0,011°, а средняя ошибка измерения направления наклона (0~360°) равна 0,128°, что удовлетворяет требованиям измерения угла наклона поверхности при трехмерном контроле с использованием безконтактного дифференциального конфокального оптического зонда. Данный датчик предоставляет новый метод для высокоточного профилирования свободных поверхностей.

бесконтактный оптический зонд; дифференциальная конфокальная технология; трехмерный контроль; измерение наклона; извлечение пика