一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及可读存储介质，通过采集光谱仪感测的光线信息，并将其转换为标准色度系统的三刺激值，进而根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系得到物镜组焦距，解决了现有技术光谱共焦位移传感器在光谱仪感测的光线信息位于已有光谱量程之外时，焦距的测量会产生一定误差的技术问题，达到了在不改变现有光谱共焦位移传感器硬件的情况下，提高光谱共焦位移传感器测距精度的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及存储介质
本专利技术涉及测距
，特别涉及一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及存储介质。
技术介绍
光谱共焦位移传感器是基于共焦原理采用复色光为光源的传感器,其测量精度能够达到百纳米量级,可用于表面呈漫反射或镜反射的物体的测量。此外,光谱共焦位移传感器还可以对透明物体进行单向厚度测量。由于其在测量位移方面具有高精度的特性，对于单层和多层透明物体,除准确测量该物体位移之外,还可以单方向测量其厚度。同时光谱共焦位移传感器是一种非接触测量位移传感器，具有体积小、精度高、速度快等优点，在先进制造领域应用广泛。光谱共焦位移传感器在测量过程中对物体表面反射信号的处理是至关重要的一环，目前对于反射进针孔的光信号的处理都是根据已有光色和与之对应的波长长度展开对照查找操作，对于位于已有光谱量程之外的光信号的波长的测量和与之对应的凸透镜焦距的测量之间存在较大的误差。
技术实现思路
本专利技术提供一种光谱共焦位移传感器测距计算方法、系统、装置及存储介质，以解决现有技术中存在的光谱共焦位移传感器在光谱量程之外的光信号的测量过程中存在较大误差的技术问题。本专利技术解决上述技术问题，本专利技术提出一种光谱共焦位移传感器测距计算方法，所述光谱共焦位移传感器测距计算方法包括以下步骤：响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。优选地，所述预设转换关系，具体包括：以R、G、B代表光线颜色信息分解的三刺激值，其中R代表红色、G代表绿色、B代表蓝色，同时以r、g、b代表色度坐标，则：以X、Y、Z代表标准色度系统的三刺激值，其中，X代表红色、Y代表绿色、Z代表蓝色，同时以x、y、z代表色度坐标，则：基于预设理想原色的色度坐标表，白点归一之后的三维x、y、z色度图可以得到：将x、y、z与r、g、b分别以X、Y、Z与R、G、B代换，即可获得光线颜色信息的三刺激值与标准色度系统的三刺激值之间的转换关系。优选地，所述标准色度系统的三刺激值与焦距的函数关系具体包括：对不同波长的光进行线性取样，并记录取样光线在所述标准色度系统的三刺激值及在所述物镜组下的焦距；将所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合，获取所述标准色度系统的三刺激值与所述波长的函数关系作为刺激函数，并将所述波长与物镜组焦距进行拟合，获取所述波长与所述物镜组焦距的函数关系作为焦距函数；将所述刺激函数与所述焦距函数的波长代换掉，得到所述标准色度系统的三刺激值与所述物镜组焦距的函数关系。优选地，所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合具体包括：利用基于最小二乘法的多项式拟合方法对所述波长及所述标准色度系统的三刺激值数据进行多项式拟合，得到拟合多项式；根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列；在所述误差序列集合中按照波长进行排序，将相邻差值互为异号的点作为分界点集群中的参数点，所述分界点为相隔预设数量个参数点的参数点，并将预设分界数量的分界点之间的所有参数点作为一个拟合区间；对每个拟合区间分别进行基于最小二乘法的多项式拟合，并分段输出标定拟合函数；将不同区间内拟合的不同多项式进行拼接，得到刺激函数。优选地，所述多项式拟合具体包括：其中，多项式拟合的损失函数与拟合函数的构建包括：f(x)＝a0+a1x+a2x2+...+akxk；其中，f(x)为拟合函数，x为标准色度系统的三刺激值的序列；R2＝∑(λ-f(x))2；其中，R2为偏方平方差，λ为波长；对偏方平方差中的各项a分别求偏导，可得：其中，n为取样个数；由此可得所述刺激函数。优选地，所述根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列的步骤具体包括：L(λ)＝(x-f(λ))其中λ为波长，f(λ)为拟合函数，L(λ)为误差序列。本专利技术还提出一种光谱共焦位移传感器测距计算系统，所述光谱共焦位移传感器测距计算系统包括：光线采集单元，用于响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；转换单元，用于将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；距离计算单元，用于根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。本专利技术还提出一种光谱共焦位移传感器测距计算装置，所述光谱共焦位移传感器测距计算装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的光谱共焦位移传感器测距计算程序，所述光谱共焦位移传感器测距计算程序被所述处理器执行时实现如上所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法的步骤。本专利技术还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有光谱共焦位移传感器测距计算程序，所述光谱共焦位移传感器测距计算程序被处理器执行时实现如上所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法的步骤。本专利技术通过求取三刺激值与物镜组焦距之间的函数关系，并将光谱共焦传感器焦距之外的光信号转换为标准色度系统的三刺激值，带入标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数，从而根据焦距之外的光信号获取对应的物镜组焦距，从而换算得到距离值；在光谱共焦位移传感器精度较低的情况下，通过对共焦颜色信息的分析运算，达到了提高测距精度与测量量程的效果，扩大了适用场景，降低了高精度测量的成本。附图说明图1是本专利技术光谱共焦位移传感器测距计算方法实施例方案涉及的硬件运行环境的服务器结构示意图；图2为本专利技术光谱共焦位移传感器测距计算方法另一实施例的流程示意；图3为本专利技术光谱共焦位移传感器测距计算方法另一实施例的流程示意；图4为本专利技术光谱共焦位移传感器测距计算方法另一实施例的流程示意。具体实施方式以下结合具体实施方式对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。参照图1，图1是本专利技术实施例方案涉及的硬件运行环境的服务器结构示意图。如图1所示，所述服务器可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述光谱共焦位移传感器测距计算方法包括以下步骤：/n响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；/n将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；/n根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。/n

【技术特征摘要】
1.一种光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述光谱共焦位移传感器测距计算方法包括以下步骤：
响应于所述光谱共焦位移传感器的测距请求，光谱仪通过小孔感测到满足共焦条件的光线颜色信息；
将所述光线颜色信息分解为三刺激值信息，并根据预设转换关系将所述光线颜色信息的三刺激值转换为标准色度系统的三刺激值；
根据标准色度系统的三刺激值与物镜组焦距的函数关系及所述标准色度系统的三刺激值得到所述光谱共焦位移传感器与待测物体表面共焦的焦距值，并根据所述焦距值换算得到距离值。


2.根据权利要求1所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述预设转换关系，具体包括：
以R、G、B代表光线颜色信息分解的三刺激值，其中R代表红色、G代表绿色、B代表蓝色，同时以r、g、b代表色度坐标，则：









以X、Y、Z代表标准色度系统的三刺激值，其中，X代表红色、Y代表绿色、Z代表蓝色，同时以x、y、z代表色度坐标，则：









基于预设理想原色的色度坐标表，白点归一之后的三维x、y、z色度图可以得到：









将x、y、z与r、g、b分别以X、Y、Z与R、G、B代换，即可获得光线颜色信息的三刺激值与标准色度系统的三刺激值之间的转换关系。


3.根据权利要求1所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述标准色度系统的三刺激值与焦距的函数关系具体包括：
对不同波长的光进行线性取样，并记录取样光线在所述标准色度系统的三刺激值及在所述物镜组下的焦距；
将所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合，获取所述标准色度系统的三刺激值与所述波长的函数关系作为刺激函数，并将所述波长与物镜组焦距进行拟合，获取所述波长与所述物镜组焦距的函数关系作为焦距函数；
将所述刺激函数与所述焦距函数的波长代换掉，得到所述标准色度系统的三刺激值与所述物镜组焦距的函数关系。


4.根据权利要求3所述的光谱共焦位移传感器测距计算方法，其特征在于，所述标准色度系统的三刺激值与对应取样光线的波长进行拟合具体包括：
利用基于最小二乘法的多项式拟合方法对所述波长及所述标准色度系统的三刺激值数据进行多项式拟合，得到拟合多项式；
根据所述拟合多项式，将所述拟合多项式的真实值与拟合值相减，得到误差序列；
在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡祺，左洪昊，丁毅，王栋云，胡国亮，王翔，
申请(专利权)人：武汉烽火凯卓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42