本發(fā)明屬于激光共聚焦顯微鏡，涉及到一種光譜共聚焦智能測量系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、光譜共聚焦顯微鏡中不同鏡頭所采用的激光種類不同，從而不同鏡頭的測量量程也不同，對于大量程的鏡頭，其測量量程大、測量精度差、分辨率低，小量程的鏡頭，其測量量程小，測量精度高、分辨率高，顯微鏡采用同一鏡頭對待測樣品表面進(jìn)行高度檢測時(shí)，受測量量程與測量精度間的相抵觸，無法同時(shí)兼顧測量量程和測量精度，若選用大測量量程的鏡頭，待測樣品表面與鏡頭的對焦平面間的距離小的位置處所檢測的高度數(shù)據(jù)的精度差，若選用小測量量程的鏡頭，待測樣品表面與鏡頭的對焦平面間的距離超過鏡頭的測量量程，無法獲取該位置處的待測樣品表面的高度數(shù)據(jù)，因此，采用單一的鏡頭無法滿足樣品表面形貌的測量量程和測量精度的協(xié)調(diào)問題，且降低鏡頭與待測樣品表面高度的適配程度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明公開了一種光譜共聚焦智能測量系統(tǒng)及其方法，解決了現(xiàn)有背景技術(shù)中存在的問題。

2、本發(fā)明在其一個(gè)應(yīng)用方面中公開了一種光譜共聚焦智能測量系統(tǒng)，包括基準(zhǔn)對焦分析模塊、表面形貌檢測模塊、形貌數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、掃描區(qū)間匹配模塊和聯(lián)動控制測量模塊；

3、基準(zhǔn)對焦分析模塊，用于分析任意兩鏡頭的對焦平面間的高度差；

4、表面形貌檢測模塊，選用初始鏡頭根據(jù)鏡頭與放置待測樣品的工作臺間的相對移動對待測樣品表面進(jìn)行高度檢測，獲得待測樣品表面的形貌數(shù)據(jù)，并判斷待測樣品覆蓋區(qū)域是否檢測完成；

5、形貌數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，對選取鏡頭采集的待測樣品表面形貌的高度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至相對于其他鏡頭的對焦平面下的待測樣品的高度數(shù)據(jù)；

6、掃描區(qū)間匹配模塊，基于各鏡頭的測量量程分析各鏡頭匹配的待測樣品表面形貌的掃描區(qū)域位置；

7、聯(lián)動控制測量模塊，基于各鏡頭匹配的待測樣品表面形貌的掃描區(qū)域調(diào)整鏡頭與待測樣品在測量平面上的相對位置，鏡頭移動至掃描區(qū)域時(shí)，控制鏡頭對待測樣品進(jìn)行高度測量，對各鏡頭型號的掃描區(qū)域進(jìn)行整合，獲得待測樣品的全貌數(shù)據(jù)。

8、優(yōu)選地，建立同一顯微鏡上任意兩鏡頭的對焦平面的高度差，第j個(gè)鏡頭的對焦平面與第i個(gè)鏡頭的對焦平面間的高度差：，dj為第j個(gè)鏡頭安裝位置至該鏡頭的對焦平面間的高度，為第j個(gè)鏡頭的對焦平面與第i個(gè)鏡頭的對焦平面間的高度差，j=1,2,...,n，i=1,2,...,n。

9、優(yōu)選地，對初始鏡頭的掃描區(qū)域與相機(jī)采集的待測樣品在工作臺上的投影區(qū)域進(jìn)行對比，確定高度檢測缺失區(qū)域。

10、優(yōu)選地，所述表面形貌檢測模塊包括區(qū)域完整判定單元，區(qū)域完整判定單元，提取鏡頭檢測的待測樣品的高度數(shù)據(jù)所對應(yīng)的平面位置坐標(biāo)，判定待測樣品的平面位置坐標(biāo)覆蓋區(qū)域與相機(jī)采集的待測樣品在工作臺上的投影區(qū)域是否一致，若不一致，則確定選用鏡頭檢測的高度數(shù)據(jù)所對應(yīng)的平面位置坐標(biāo)的覆蓋區(qū)域，并與相機(jī)采集的待測樣品在工作臺上的投影區(qū)域進(jìn)行對比，篩選出待測樣品未在初始選用鏡頭測量量程范圍內(nèi)的高度檢測缺失區(qū)域。

11、優(yōu)選地，轉(zhuǎn)換后的各鏡頭下待測樣品表面形貌相對于初始鏡頭的對焦平面下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)（xjk,yjk,zjk），初始鏡頭采集的待測樣品表面上第k個(gè)檢測位置處的平面位置坐標(biāo)（x0k,y0k）,xjk=x0k，yjk=y0k，，為待測樣品表面上第k個(gè)檢測位置在初始鏡頭下的高度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至相對于第j個(gè)鏡頭的對焦平面的高度數(shù)據(jù)。

12、優(yōu)選地，獲取與各鏡頭所匹配的待測樣品表面形貌的掃描區(qū)域的方法，包括以下步驟：

13、步驟1、提取經(jīng)高度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的各鏡頭下待測樣品表面形貌的點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及各鏡頭的測量量程；

14、步驟2、篩選出同一平面位置坐標(biāo)下各鏡頭在該平面位置坐標(biāo)下的待測樣品表面的高度數(shù)據(jù)；

15、步驟3、根據(jù)各鏡頭對同一平面位置坐標(biāo)下待測樣品的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行適配度分析；

16、步驟4、對同一平面位置坐標(biāo)下各鏡頭的適配度按照大小順序排列，判斷同一平面位置坐標(biāo)下最大適配度與小于最大適配度的各適配度間的偏差比是否均大于設(shè)定的偏差比閾值，若均大于設(shè)定的偏差比閾值，篩選出適配度最大的鏡頭對該平面位置坐標(biāo)處的待測樣品表面進(jìn)行高度檢測，若存在小于設(shè)定的偏差比閾值，執(zhí)行步驟5；

17、步驟5、提取偏差比小于偏差比閾值的所有鏡頭所對應(yīng)的測量量程最小的鏡頭，選取偏差比小于偏差比閾值的所有鏡頭中測量量程最小的鏡頭對平面位置坐標(biāo)（xk,yk）處的待測樣品高度進(jìn)行檢測；

18、步驟6、對同一鏡頭需檢測的平面位置坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，確定各鏡頭匹配的待測樣品表面形貌的掃描區(qū)域。

19、優(yōu)選地，所述步驟4中適配度的偏差比：，表示為平面位置坐標(biāo)（xk,yk）下所有鏡頭檢測的適配度中的最大值，表示為第j個(gè)鏡頭對平面位置坐標(biāo)（xk,yk）下待測樣品的高度檢測的適配度與該平面位置坐標(biāo)所對應(yīng)的最大適配度間的偏差比，第j個(gè)鏡頭對平面位置坐標(biāo)（xk,yk）下待測樣品的高度檢測的適配度為：，lj為第j個(gè)鏡頭的測量量程，為第k個(gè)檢測位置下初始鏡頭下的高度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至相對于第j個(gè)鏡頭的對焦平面的距離。

20、優(yōu)選地，所述測量系統(tǒng)還包括測量拓展延伸模塊，測量拓展延伸模塊對掃描區(qū)域匹配模塊確定的各鏡頭在工作臺上的掃描區(qū)域進(jìn)行延伸，獲得擴(kuò)展掃描區(qū)域，各鏡頭的擴(kuò)展掃描區(qū)域覆蓋未擴(kuò)展前各鏡頭確定的掃描區(qū)域。

21、優(yōu)選地，各鏡頭對掃描區(qū)域進(jìn)行延伸的方法，包括以下步驟：

22、步驟h1、依次提取各鏡頭的掃描區(qū)域下的平面位置坐標(biāo)；

23、步驟h2、判斷一鏡頭下的各平面位置坐標(biāo)是否存在相連，并確定各平面位置坐標(biāo)相連/未相連的方位；

24、步驟h3、在未相連的方位上連續(xù)進(jìn)行v個(gè)檢測點(diǎn)距離的擴(kuò)展，v為正整數(shù)，并確定擴(kuò)展掃描區(qū)域的平面位置坐標(biāo)以及擴(kuò)展的平面位置坐標(biāo)所對應(yīng)的待測樣品表面的高度數(shù)據(jù)；

25、步驟h4、判斷步驟h3中鏡頭的擴(kuò)展掃描區(qū)域的平面位置坐標(biāo)下的待測樣品表面的高度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至需擴(kuò)展掃描區(qū)域內(nèi)的鏡頭的對焦平面下的高度數(shù)據(jù)；

26、步驟h5、判斷步驟h4中鏡頭的對焦平面下的高度數(shù)據(jù)是否大于該鏡頭下端面到鏡頭對焦平面的距離與該鏡頭的1/2測量量程間的差值，若大于該鏡頭對應(yīng)的差值，則不對步驟h3中的未相連的方位上進(jìn)行測量點(diǎn)的擴(kuò)展；若小于該鏡頭對應(yīng)的差值，則對該鏡頭的掃描區(qū)域內(nèi)的下一平面位置坐標(biāo)，執(zhí)行步驟h2-步驟h5。

27、一種光譜共聚焦智能測量方法，包括以下步驟：

28、步驟q1、選取初始鏡頭對待測樣品表面形貌進(jìn)行高度檢測，并判斷待測樣品覆蓋區(qū)域是否檢測完成；

29、步驟q2、確定高度檢測缺失區(qū)域，更換初始鏡頭對高度檢測缺失區(qū)域進(jìn)行高度檢測，直至待測樣品覆蓋區(qū)域檢測完成；

30、步驟q3、對選取的初始鏡頭采集的待測樣品表面形貌的高度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至相對于其他鏡頭的對焦平面下的待測樣品表面高度數(shù)據(jù)；

31、步驟q4、根據(jù)各鏡頭的測量量程確定各鏡頭匹配的待測樣品表面形貌的掃描區(qū)域；

32、步驟q5、控制鏡頭與工作臺相對移動，對鏡頭移動至掃描區(qū)域內(nèi)的待測樣品表面進(jìn)行高度檢測。

33、有益效果

34、本發(fā)明通過光譜共聚焦智能測量系統(tǒng)，采用選取的初始鏡頭對待測樣品表面進(jìn)行高度檢測，判斷待測樣品表面是否檢測完成，分析出高度檢測缺失區(qū)域，借助任意兩鏡頭間的對焦平面間的高度差，分析出初始鏡頭檢測的高度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至相對于其他鏡頭的對焦平面下的待測樣品表面高度數(shù)據(jù)，能夠提高任意鏡頭下的高度數(shù)據(jù)相對于其他鏡頭下的對焦平面下的高度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)任意鏡頭間的待測樣品表面高度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，排除鏡頭安裝、機(jī)械誤差造成的干擾，提高了鏡頭下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的精準(zhǔn)性。

35、本發(fā)明對同一平面位置坐標(biāo)下所對應(yīng)的各鏡頭的高度數(shù)據(jù)，結(jié)合各鏡頭的測量量程，采用各鏡頭的適配度，并篩選出各平面位置坐標(biāo)下各鏡頭中的最大適配度，采用最大適配度與其他鏡頭的適配度間的偏差比與設(shè)定的偏差比閾值間的大小關(guān)系以及數(shù)量，通過多重對比篩選，最終確定與各平面位置坐標(biāo)下待測樣品表面的高度檢測最匹配的鏡頭，能夠?qū)ν黄矫嫖恢米鴺?biāo)下的待測樣品的高度檢測所符合的鏡頭中篩選出最合適的鏡頭，提高了對待測樣品表面高度測量的精確度以及測量量程的適配性，提高各鏡頭的測量量程、分辨率以及測量精度間的協(xié)調(diào)程度，提高測量區(qū)域與鏡頭間的適配程度。

36、本發(fā)明對各鏡頭的掃描區(qū)域進(jìn)行延伸，各鏡頭按照擴(kuò)展掃描區(qū)域?qū)Υ郎y樣品表面進(jìn)行高度檢測，獲得各鏡頭下擴(kuò)展掃描區(qū)域內(nèi)待測樣品的表面形貌參數(shù)，能夠準(zhǔn)確定位且包含各鏡頭實(shí)際所需檢測的待測樣品在工作臺上的掃描區(qū)域，降低工作臺沿x軸和y軸移動精度對鏡頭所需掃描的掃描區(qū)域的精準(zhǔn)定位間的難度，提高待測樣品表面形貌數(shù)據(jù)檢測的準(zhǔn)確性。