本发明涉及测量，特别是涉及一种螺旋式三维表面形貌测量方法及装置。
背景技术：
1、三维形貌信息因其能够更全面、更真实地反映零件表面的特征，并有效评价表面加工质量，正日益受到重视。通过对三维形貌的测量，可以全面评定零件表面质量，从而验证加工方法的优劣及设计要求的合理性，进而指导加工工艺的优化，以实现高质量的零件表面，确保其使用功能。
2、现有的三维形貌测量方法通常通过测量探头采集待测物体不同回转半径对应的三维形貌数据，常见的扫描方式包括同心圆扫描和螺旋线扫描。相比同心圆扫描，螺旋线扫描在效率上有显著提高。然而，在螺旋线扫描测量过程中，驱动测量探头移动的y轴和驱动待测物体旋转的θ轴均为匀速运动，这种方式虽然便于计算每个测量点的坐标，但存在一定的缺点：每圈数据的测量半径间隔是固定的（y轴匀速）。当测量半径间隔较大时，测量效率高但数据密度低，难以反映晶圆表面形貌的更多细节；而当测量半径间隔较小时，虽然数据密度较高，但测量效率相对较低。
技术实现思路
1、本发明的技术问题在于提供一种能够兼顾测量效率和数据密度的螺旋式三维表面形貌测量方法及装置，以实现对物体表面更精确和高效的形貌测量。
2、一种螺旋式三维表面形貌测量方法，包括以下步骤：
3、驱动被测物体绕θ轴匀速旋转，同时驱动测量探头沿y轴方向从被测物体中心往边缘进行连续移动，以形成螺旋扫描路径，其中所述测量探头沿y轴方向的移动速度在不同的区段不相同；
4、通过测量探头采集被测物体表面相对高度值，得到被测物体上表面的圆柱坐标系数据集(r,θ,z)；
5、将所得的圆柱坐标系数据集(r,θ,z)转换为空间直角坐标系数据集(x,y,z)，以获得三维空间中被测物体上表面的形貌数据。
6、在一个实施例中，所述测量探头沿y轴方向的移动速度在不同的区段不相同包括：在y轴靠近被测物体中心的区域内以较高速度进行移动，而在y轴靠近被测物体边缘的区域内以较低速度进行移动。
7、在一个实施例中，所述y轴方向的不同区段包括三个阶段：ra段、rd段和rb段，其中，ra段为测量探头从被测物体中心向边缘移动的初始阶段，速度为vy1；rd段为速度逐渐减速阶段，测量探头从速度vy1减速至速度vy2；rb段为靠近被测物体边缘的区域，测量探头以速度vy2进行匀速移动。
8、在一个实施例中，所述被测物体为晶圆，其边缘具有一条直线形定位边，当y轴方向与该定位边的中垂线重合时，ra段为从晶圆的圆心延伸至靠近定位边的位置，rd段为从ra段的终点开始，延伸至所述定位边，rb段为从rd段的终点开始，继续延伸至晶圆边缘所在的圆周。
9、在一个实施例中，vy2为 vy1的 0.1至 0.5倍。
10、在一个实施例中，在ra段时，通过测量探头采集被测物体表面相对高度值，得到被测物体上表面的圆柱坐标系数据集(r,θ,z)，包括如下步骤：
11、当测量探头移动到晶圆圆心时，记录此时的θ轴旋转角度θs；
12、通过以下公式计算第一个有效采集点的旋转角度θ1：
13、
14、其中，“|”为整除符号，i为两个相邻采集点之间的角度间隔；
15、通过以下公式计算第一个有效采集点在y轴方向上离圆心的距离y1，即旋转半径：
16、
17、其中，vθ为θ轴的旋转速度，vy1为测量探头的移动速度；
18、通过以下公式计算第n个测量点的在y轴方向上的旋转半径yn：
19、
20、其中，t为两个采集点之间的时间间隔；
21、通过以下公式计算第n个测量点的旋转角度：
22、
23、用所有测量点的旋转半径r、旋转角度θ，加上测量探头所测量的相对高度值z，就可以得到晶圆上表面的圆柱坐标系的数据集(r,θ,z)。
24、在一个实施例中，在rd段时，通过测量探头采集被测物体表面相对高度值，得到被测物体上表面的圆柱坐标系数据集(r,θ,z)，包括如下步骤：
25、通过以下公式计算在ra段最后一个有效采集点n：
26、
27、其中，l为ra段与rd段的总长度，rd为rd段的长度，“| ”为整除；
28、通过以下公式计算在ra段最后一个有效采集点n的旋转半径yn：
29、
30、在减速过程中，每个采集点的旋转半径yd通过以下公式计算：
31、
32、其中，d 为y轴的减速度，d为采集点编号；
33、减速阶段的最后一个采集点的旋转半径yk通过以下公式计算：
34、
35、其中，k为减速阶段总的采集点数量， ，t为y轴减速时间；
36、通过以下公式计算第n个测量点的旋转角度：
37、
38、用所有测量点的旋转半径r、旋转角度θ，加上测量探头所测量的相对高度值z，就可以得到晶圆上表面的圆柱坐标系的数据集(r,θ,z)。
39、在一个实施例中，在rb段时，通过测量探头采集被测物体表面相对高度值，得到被测物体上表面的圆柱坐标系数据集(r,θ,z)，包括如下步骤：
40、减速阶段的最后一个采集点旋转半径yk之后到rb段开始前的减速运动的距离yd通过以下公式计算：
41、
42、rb段第一个匀速运动采集点m前匀速移动的距离ym通过以下公式计算：
43、
44、通过以下公式计算在rb段第一个匀速运动采集点m的旋转半径ym：
45、
46、通过以下公式计算在rb段第一个匀速运动采集点m之后的任意采集点p的旋转半径yp：
47、
48、通过以下公式计算第n个测量点的旋转角度：
49、
50、用所有测量点的旋转半径r、旋转角度θ，加上测量探头所测量的相对高度值z，就可以得到晶圆上表面的圆柱坐标系的数据集(r,θ,z)。
51、在一个实施例中，所述驱动被测物体绕θ轴匀速旋转，同时驱动测量探头沿y轴方向进行连续移动，以形成螺旋扫描路径，包括以下步骤：
52、驱动被测物体绕θ轴匀速旋转，同时通过测量探头采集被测物体表面相对高度值；
53、当被测物体达到匀速旋转后，驱动测量探头从被测物体圆心与运动方向相反的另一侧的位置开始运动，以确保测量探头到达被测物体圆心时的移动速度达到匀速。
54、一种螺旋式三维表面形貌测量装置，包括：
55、旋转驱动组件，用于驱动被测物体绕 θ 轴匀速旋转；
56、y 轴驱动组件，用于驱动测量探头沿 y 轴方向进行连续移动，形成螺旋扫描路径，且测量探头沿 y 轴方向的移动速度在不同的区段不相同；
57、测量探头，用于在被测物体绕 θ 轴旋转的同时，沿 y 轴方向采集被测物体表面的相对高度值；
58、数据采集模块，用于获取测量探头采集到的被测物体表面的圆柱坐标系数据集(
