本发明涉及测量元件，具体指一种双通道共光路色散物镜。
背景技术：
1、光谱共焦位移传感器基于共焦原理，其使用宽谱光源的非接触式传感器能够实现纳米级别的测量精度。这种传感器适用于几乎所有类型的材质表面，因其非接触性质和高精度特点而被广泛应用。其工作原理如下：宽谱光源的光通过光纤耦合器后，可以被视为点光源。经过准直后的光束通过色散物镜聚焦，发生光谱色散，形成沿着光轴方向连续分布的不同波长的单色光焦点。波长最小的光和波长最大的光所对应的焦点位置的间距确定了光学系统的测量范围。当被测物体处于特定位置时，只有某特定波长的光在被测物表面聚焦，反射回光源并进入光谱仪。此波长的光满足共焦条件，而其他波长的光因离焦状态而大部分无法进入光谱仪。光谱仪解码回波光强度最大处的波长值，从而准确测定被测物的位置。此传感器的关键优势在于其层析特性，这提高了分辨率，同时使设备对被测物的特性和环境杂光不敏感，极大地提升了测量效率和准确性。这种技术对于精密和超精密制造业中的高精度检测需求尤为重要，特别是在无法接触或可能损伤被测物体的情况下。
2、光谱共焦位移传感器中,色散镜头是其核心器件,决定着分辨率、测量范围等参数。该物镜与普通物镜设计需要严格消色差的思路相反,要求尽量增加轴向色差范围,以增加传感器的测量范围。同时为了维持量程范围内传感器精度的一致性,要求物镜的轴向色差与波长成线性或者接近线性关系。
3、基于此，行业内围绕色散物镜的结构设计开展了丰富的研究。一般可以分为点光谱共焦系统的色散物镜和线光谱共焦系统的色散物镜。点光谱共焦系统与线光谱共焦系统最主要的差别在于测量形式的不同所导致的测量速度不同，在点光谱共焦系统中，同一时间只能得到一个轴向上所有点的信息，该条轴向相当于待测物的法线，要想获得待测物的形貌信息，必须借助外部机械结构来实现单个平面内的二维移动，从而获得待测物平面内多条轴向信息，最后对其进行汇总处理，得到待测物三维形貌信息。其中二维扫描及信息汇总过程耗时较长，线光谱共焦系统改点为线，一个面的信息可以在同一时间内被取得，再配合物体自身的一维移动，即可直接得出物体的三维形貌信息。
4、当面对动态场景时，由于被检测物体处于一个运动的状态，具有实时的动态误差，因此为了实现高精度的检测要求，需要在测量时能够有效的分离出实时的动态误差。虽然线光谱共焦系统能够同时采样多个测点。然而，目前市面上的线光谱共焦系统的测点数量通常在数百至上千个之间，且测量重复精度一般仅有亚微米级。由于巨多的测点数量，从而产生大量的数据，难以实现有效的、实时动态误差分离。而仅有亚微米级的测量重复精度无法满足高精度测量的精度需求。如果采用点光谱共焦系统，虽然测量重复精度能达到纳米级别，仅有一个测点，无法分离出实时的动态误差。选用两个点光谱共焦测头组合实现双通道的方式虽然能够满足精度需求，但是由于高精度光谱共焦位移传感器的像方数值孔径较大，导致位移传感器测头的出光口口径较大，现阶段高精度位移传感器口径约为30mm，若将两个位移传感器组合成双测头，两个测点的间距达到30mm甚至更大，对于目前大量的小型的测量物体无法应用这种两个点光谱共焦组合的方案，因此如何在确保测量精度的前提下实现检测设备小型化是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中测量精度不足、动态误差大的问题，提供一种双通道共光路色散物镜。
2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种双通道共光路色散物镜，其包括：传输检测结构，色散结构，所述色散结构包括沿光路传输方向依次设置的第一透镜组、第二透镜组以及第三透镜组，其中，所述传输检测结构通过双光纤连接所述第一透镜组，预设波长光路依次穿设所述第一透镜组、所述第二透镜组以及所述第三透镜组后到达待测物体，所述待测物体将所述预设波长光路经过所述色散结构按原光路返回，其经过所述双光纤传输至传所述输检测结构中。
3、在本发明的一个实施例中，所述第一透镜组为第一弯月透镜，其焦距为50～100mm，其凹面朝向所述光纤一侧设置。
4、在本发明的一个实施例中，所述第二透镜组焦距为50～100mm，其包括沿光路传输方向依次设置的第一平凸透镜、第二平凸透镜以及第二弯月透镜。
5、在本发明的一个实施例中，所述第一平凸透镜为正焦距透镜平凸透镜，其焦距为50～100mm，其凸面朝向待测物体设置；在光路传输方向上，所述第二平凸透镜与所述第一平凸透镜对称设置，其焦距为50～100mm，其凸面朝向所述光纤设置；所述第二弯月透镜为负焦距透镜，其焦距为-20～-70mm，其凹面朝向所述光纤设置。
6、在本发明的一个实施例中，所述第三透镜组10～60mm，其包括沿光路传输方向依次设置的胶合透镜、第三弯月透镜以及第四弯月透镜。
7、在本发明的一个实施例中，所述胶合透镜为平凸透镜，其焦距为50～100mm，且其凸面朝向待测物体设置；所述第三弯月透镜为正焦距弯月透镜，其焦距为10～60mm，且其凹面朝向待测物体设置；所述第四弯月透镜为正焦距弯月透镜，其焦距为10～60mm，且其凹面朝向光纤设置。
8、在本发明的一个实施例中，所述胶合透镜包括沿光路传输方向相互贴合连接的第一平凹透镜及双凸透镜，其中，所述第一平凹透镜为负透镜，其焦距为-200～-250mm；所述双凸透镜为正透镜，其焦距为50～100mm。
9、在本发明的一个实施例中，所述传输结构包括两台光谱仪、宽谱光源以及光纤耦合器，两台所述光谱仪及所述宽谱光源分别连接所述光纤耦合器，所述光纤耦合器通过双光纤连接所述第一透镜组。
10、在本发明的一个实施例中，所述传输检测结构还包括数据分析模块，所述数据分析模块通过建立峰值波长与测量位置映射关系并编码后得到实时位置数据。
11、在本发明的一个实施例中，所述第三透镜组与待测物体之间的间隔距离大于7mm；所述光纤数值孔径为0.20～0.25；所述色散结构的像方孔径大于0.68。
12、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
13、本发明所述的双通道共光路色散物镜，通过色散结构的特殊结构设置实现了双通道同光路的光学结构，其能够同时得到两处线性光谱色散，进而使之得以有效分离出在动态场景下的实时动态误差，同时，在本发明结构中，检测全程范围内的灵敏度稳定一致，各波长的聚焦距离与波长之间的线性度大幅提高，相比于常规色散物镜来说，本申请兼具高检测精度、高度小型化、检测稳定性高、适用范围广泛等显著优势。
1.一种双通道共光路色散物镜，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的双通道共光路色散物镜，其特征在于：所述第一透镜组为第一弯月透镜，其焦距为50～100mm，其凹面朝向所述光纤一侧设置。
3.根据权利要求1所述的双通道共光路色散物镜，其特征在于：所述第二透镜组焦距为50～100mm，其包括沿光路传输方向依次设置的第一平凸透镜、第二平凸透镜以及第二弯月透镜。
4.根据权利要求3所述的双通道共光路色散物镜，其特征在于：所述第一平凸透镜为正焦距透镜平凸透镜，其焦距为50～100mm，其凸面朝向待测物体设置；在光路传输方向上，所述第二平凸透镜与所述第一平凸透镜对称设置，其焦距为50～100mm，其凸面朝向所述光纤设置；所述第二弯月透镜为负焦距透镜，其焦距为-20～-70mm，其凹面朝向所述光纤设置。
5.根据权利要求1所述的双通道共光路色散物镜，其特征在于：所述第三透镜组10～60mm，其包括沿光路传输方向依次设置的胶合透镜、第三弯月透镜以及第四弯月透镜。
6.根据权利要求5所述的双通道共光路色散物镜，其特征在于：所述胶合透镜为平凸透镜，其焦距为50～100mm，且其凸面朝向待测物体设置；所述第三弯月透镜为正焦距弯月透镜，其焦距为10～60mm，且其凹面朝向待测物体设置；所述第四弯月透镜为正焦距弯月透镜，其焦距为10～60mm，且其凹面朝向光纤设置。
7.根据权利要求6所述的双通道共光路色散物镜，其特征在于：所述胶合透镜包括沿光路传输方向相互贴合连接的第一平凹透镜及双凸透镜，其中，所述第一平凹透镜为负透镜，其焦距为-200～-250mm；所述双凸透镜为正透镜，其焦距为50～100mm。
8.根据权利要求1所述的双通道共光路色散物镜，其特征在于：所述传输结构包括两台光谱仪、宽谱光源以及光纤耦合器，两台所述光谱仪及所述宽谱光源分别连接所述光纤耦合器，所述光纤耦合器通过双光纤连接所述第一透镜组。
9.根据权利要求1所述的双通道共光路色散物镜，其特征在于：所述传输检测结构还包括数据分析模块，所述数据分析模块通过建立峰值波长与测量位置映射关系并编码后得到实时位置数据。
10.根据权利要求1所述的双通道共光路色散物镜，其特征在于：所述第三透镜组与待测物体之间的间隔距离大于7mm；所述光纤数值孔径为0.20～0.25；所述色散结构的像方孔径大于0.68。
