形状测量装置制造方法及图纸

一种设置在形状测量装置上的头部，包括与光源和光接收器整体位移的半透明的触笔头，并且布置在光源和光接收器之间。触笔头包括使来自光源的光入射到触笔头内部的入射部分、全反射入射光的反射部分和向光接收器发射被全反射的光的光发射部分。由被全反射表面全反射的光在测量表面处产生倏逝光。触笔头使测量表面和可测量物体的表面面向彼此，将测量表面与可测量物体的表面分开，并且被布置成使得倏逝光到达可测量物体的表面。

【技术实现步骤摘要】
形状测量装置相关申请的交叉引用本申请要求于2019年4月12日提交的日本申请第2019-076219号的优先权，该申请的公开内容通过整体引用明确地并入本文。
本专利技术涉及一种形状测量装置。
技术介绍
传统上，已知一种形状测量装置，在该装置中触针(触笔头)接触半透明的被测物体的表面，以基于触针在垂直于被测物体的表面的方向上的位移量来测量被测物体的表面的形状。由于触针与被测物体的表面接触，这种形状测量装置可能会通过触针损坏被测物体的表面。因此，已知一种形状测量装置，在该装置中，通过使用光来测量被测物体的表面的形状，而无需触针接触被测物体的表面。这种形状测量装置包括头部和检测器。头部包括光源和光接收器，光源向被测物体的表面发射光，光接收器与光源整体位移并通过被测物体的表面接收光。检测器基于由光接收器接收的光来检测被测物体的表面的形状。图9示出了传统的形状测量装置100。在该示例中，被测物体W是诸如玻璃的半透明材料，并且被放置在测量台D上，如图9所示，并且当形状测量装置100中的光源300向被测物体W的表面H发射光时，产生由被测物体W的表面H反射的光(以虚线箭头示出)和穿透被测物体W的光(以实线箭头示出)。穿透被测物体W的光(以实线箭头示出)被测量台D反射，并再次穿过被测物体W向着光接收器400行进。光接收器400最终接收具有不同强度的光线：被测量台D反射的光(以实线箭头示出)，以及由被测物体W的表面H反射的光(以虚线箭头示出)。然后，检测器(图中未示出)基于分别具有不同光强度的多条光线来检测被测物体W的表面H的形状。因此，检测器不能根据被测量台D反射的光(以实线箭头示出)精确地测量被测物体W的表面H。为了解决上述问题，日本专利公开特许公报第2017-32297号中描述的表面形状测量装置(形状测量装置)包括向半透明的被测物体的表面发射激光的激光光源(光源)和接收由被测物体的表面反射的激光并测量位移的激光位移计(光接收器和检测器)。并且，与表面形状测量装置一起使用的测量台至少在与发射激光的被测物体的测量位置相对应的位置下方具有凹部，该凹部比不包含测量位置的其他区域凹得更多。该凹部阻止穿透由半透明材料构成的被测物体的光被测量台反射，并且阻止穿透被测物体的光向激光位移计反射。因此，表面形状测量装置可以使用从被测物体表面反射出的光来检测被测物体表面的形状。然而，在日本专利公开特许公报第2017-32297号中描述的表面形状测量装置需要在对侧包括具有凹部的测量台，其中半透明的被测物体介于两者之间。另外，从激光光源发射的大部分激光穿透由半透明材料构成的被测物体，并且因此，激光位移计不能获得足够的被半透明被测物体的表面反射的反射光，不能执行足够的位移测量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种形状测量装置，其可以使用光以高精度测量被测物体的形状，并且无需接触被测物体的表面。本专利技术的形状测量装置包括头部和检测器。头部包括光源和光接收器，光源向被测物体的表面发射光，光接收器与光源整体位移并通过被测物体的表面接收光。检测器基于由光接收器接收的光来检测被测物体的表面的形状。头部包括半透明的触笔头，该半透明的触笔头与光源和光接收器整体位移，并且布置在光源和光接收器之间。触笔头包括使来自光源的光入射到触笔头内部的入射部分、全反射来自入射部分的入射光的反射部分、以及向光接收器发射被反射部分全反射的光的光发射部分。反射部分包括全反射表面和测量表面，其中全反射表面全反射来自光源的光，并且测量表面位于全反射表面的对侧，面向被测物体的表面布置。触笔头被布置成将测量表面与被测物体的表面分开，并且还使得在朝向全反射表面的对侧的方向上在测量表面处产生的倏逝光(evanescentlight)到达被测物体的表面。检测器基于由光接收器接收的光的并且由到达被测物体的表面的倏逝光引起的变化来检测被测物体的形状。根据本专利技术，头部包括布置在光源和光接收器之间的半透明的触笔头。在属于触笔头的入射部分、反射部分和光发射部分中，可以使用在反射部分的测量表面处产生的倏逝光来执行对被测物体的表面的形状的测量。在该示例中，当光在具有高折射率的介质(诸如玻璃)中被全反射时，倏逝光是向具有低折射率的介质(诸如空气)泄漏的特定类型的光。从触笔头的光发射部分发射的光根据倏逝光到达被测物体的表面所通过的距离而变化。换句话说，光接收器可以根据由倏逝光改变的光的状态来测量被测物体的表面的形状。因此，在不接触被测物体的表面的情况下，形状测量装置可以使用在触笔头的测量表面处产生的倏逝光以高精度测量被测物体的形状。此时，优选的是，形状测量装置包括控制器，其控制被测物体和头部的相对位移，以及扫描器，其通过在预定扫描方向上相对于被测物体位移头部来进行扫描；控制器包括控制扫描器的扫描控制器；以及检测器基于由光接收器接收的光的强度来检测被测物体的表面的形状。根据这种配置，利用通过在预定扫描方向上相对于被测物体位移设置有触笔头的头部来进行扫描的扫描器，形状测量装置可以通过简单地在预定扫描方向上进行扫描，基于光的强度来测量被测物体的形状，而无需与被测物体的表面接触。此时，优选的是，形状测量装置设置有半透明的被测物体、控制被测物体和头部的相对位移的控制器、以及通过位移头部来调节触笔头的测量表面与被测物体的表面之间的间距的间距调节器；控制器包括控制间距调节器的间距调节控制器，以及将由光接收器接收的光的强度反馈回间距调节控制器的反馈部分；间距调节控制器通过控制间距调节器来调节测量表面和被测物体的表面之间的间距，使得当由光接收器接收的光的强度低于预定值时，通过在远离被测物体的表面的方向上移动头部，以及当由光接收器接收的光的强度大于预定值时，在接近被测物体的表面的方向上移动头部，来将由光接收器接收的光的强度维持在预定值；并且检测器基于间距调节器相对于被测物体的表面的位移量来检测被测物体的表面形状。在该示例中，当具有高折射率的介质(诸如玻璃)靠近在具有低折射率的介质(诸如空气)中产生的倏逝光时，通过触笔头的入射部分入射的光的一部分通过到达具有高折射率的介质的表面的倏逝光传播并穿透出具有高折射率的介质。光以这种方式通过倏逝光从第一半透明材料(根据本专利技术的触笔头)穿透到第二半透明材料(被测物体)的特征被称为隧穿效应。通过隧穿效应，当光从第一材料穿透到第二材料时，被触笔头的全反射表面全反射并到达光接收器的光的强度降低。根据利用该特征的本专利技术的配置，被测物体是半透明的，并且形状测量装置包括由间距调节控制器和反馈部分控制的间距调节器。当由光接收器接收的光的强度低于预定值时，通过在远离被测物体的表面的方向上位移头部，以及当由光接收器接收的光的强度大于预定值时，通过在接近被测物体的表面的方向上位移头部，间距调节控制器可以使由光接收器接收的光保持恒定。检测器基于间距调节器相对于被测物体的表面的位移量来检测被测物体的表面的形状。因此，形状测量装置可以使用光以高精度测量被测物体的表面的形状，而无需与被测物体的表面接触，同时保持触笔头的测量表面与被测物体的表面之间的恒定的间隔距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形状测量装置，包括：/n头部，包括：/n光源，其向可测量物体的表面发射光；/n光接收器，其与所述光源可整体位移并且通过所述可测量物体的表面接收光；和/n半透明的触笔头，其位于所述光源和所述光接收器之间并且与所述光源和所述光接收器可整体位移，所述半透明的触笔头包括：/n入射部分，其使来自所述光源的光被入射到所述半透明的触笔头内部；/n反射部分，其全反射来自所述入射部分的入射光，所述反射部分包括全反射来自所述光源的光的全反射表面和位于所述全反射表面的对侧上、面向所述可测量物体的表面布置的测量表面；和/n光发射部分，其向所述光接收器发射被所述反射部分全反射的光，其中，所述半透明的触笔头被布置成使得：/n所述测量表面与所述可测量物体的表面分开，并且/n在朝向所述全反射表面的对侧的方向上在所述测量表面处产生的倏逝光到达所述可测量物体的表面；和/n检测器，其基于由所述光接收器接收的光的并且由到达所述可测量物体的表面的倏逝光引起的变化来检测所述可测量物体的表面的形状。/n

【技术特征摘要】
20190412 JP 2019-0762191.一种形状测量装置，包括：
头部，包括：
光源，其向可测量物体的表面发射光；
光接收器，其与所述光源可整体位移并且通过所述可测量物体的表面接收光；和
半透明的触笔头，其位于所述光源和所述光接收器之间并且与所述光源和所述光接收器可整体位移，所述半透明的触笔头包括：
入射部分，其使来自所述光源的光被入射到所述半透明的触笔头内部；
反射部分，其全反射来自所述入射部分的入射光，所述反射部分包括全反射来自所述光源的光的全反射表面和位于所述全反射表面的对侧上、面向所述可测量物体的表面布置的测量表面；和
光发射部分，其向所述光接收器发射被所述反射部分全反射的光，其中，所述半透明的触笔头被布置成使得：
所述测量表面与所述可测量物体的表面分开，并且
在朝向所述全反射表面的对侧的方向上在所述测量表面处产生的倏逝光到达所述可测量物体的表面；和
检测器，其基于由所述光接收器接收的光的并且由到达所述可测量物体的表面的倏逝光引起的变化来检测所述可测量物体的表面的形状。


2.根据权利要求1所述的形状测量装置，还包括：
控制器，其控制所述可测量物体和所述头部的相对位移；和
扫描器，其通过在预定扫描方向上相对于所述可测量物体位移所述头部来进行扫描，其中：
所述控制器包括控制所述扫描器的扫描控制器，并且
所述检测器基于由所述光接收器接收的光的强度来检测所述可测量物体的表面的形状。


3.根据权利要求1所述的形状测量装置，还包括：
控制器，其控制所述可测量物体和所述头部的相对位移；和
间距调节器，其通过相对于所述可测量物体位移所述头部来调节所述半透明的触笔头的测量表面和所述可测量物体的表面之间的间距，其中：
所述可测量物体是半透明的；
所述控制器包括：
间距调节控制器，其控制所述间距调节器；和
反馈部分，其将由所述光接收器接...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤庆显，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP