光学设备及其坐标校正方法技术

本发明专利技术公开了一种光学设备的坐标校正方法，是用以校正与调整该光学仪器的一扫描坐标系与一感应坐标系间的一正交角度差，以使该正交角度差归零。该方法是先制备一校正元件，其表面上标记有二不相平行的校正直线，然后，利用感应坐标系感应上述二校正直线以计算出二初始直线方程式，接着，沿该扫描坐标系的一扫描方向移动校正元件，以使上述二校正直线亦同时沿扫描方向移动，之后，再利用感应坐标系感应上述二校正直线以计算出二校正直线方程式，最后，利用校正直线方程式与初始直线方程式来计算出扫描坐标系与感应坐标系间的正交角度差，并调整感应坐标系或扫描坐标系，以使正交角度差归零。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是指一种利用一标记 有二不相平行的直线的校正元件来使一扫描坐标系与一感应坐标系间的一 正交角度差归零的坐标校正方法。
技术介绍
随着时势的发展与演进，许多产品在加工尺寸精准度方面的要求，亦随 之日趋严谨，特别是对于光电类或微机电类元件而言，其精准度往往必须达 到纳米等级的要求。然而，在光电类或微机电类元件的整个加工过程中，往 往不可避免地必须将待加工的工件输送至特定的加工位置来进行加工作业， 甚至还可能会在工件尚处于运动状态时，就进行特定的加工作业。在此状况 下，从微观的角度来看，即便这些运动非常微小，也势必会对加工品质造成 重大的影响。在此前提之下，往往必须借助于更精密的光学设备(或仪器)在每个重 要的生产工艺中对工件进行检测与检査工作，才能进一步确保加工品质，提 供工件的加工合格率。为了使这些光学设备在进行检测时能够得到更精确的 检测效果，则必须先对这些光学设备进行精确的自我校正。为了进一步阐述 相关的校正技术，下面将列举一公知实施例来详述光学设备的坐标自我校正 技术。请参阅图1至图3，图1是显示公知光学设备的局部立体外观示意图， 图2是显示公知光学设备的显示器显示校正点位置的示意图，图3是显示感 应坐标系与扫描坐标系之间存在正交角度差的示意图。如图所示， 一光学设 备100包含有一光学镜头组件1与一扫描平台2。光学镜头组件1包含有一壳体11、 一扫描光源12、 一光学感应模块13、 一显示器14、 一悬臂15与 —立杆16。扫描光源12、光学感应模块13与显示器14是位于壳体11的内部或表 面，壳体11连接悬臂15，悬臂15连接于立杆16，立杆16则连接于固定承 载基座(未标示)。光学感应模块13内建置有一感应坐标系Sec。，其是由一 第一感应方向轴X。'与一正交于第一感应方向轴X。'的第二感应方向轴Y。' 所组成。同时，光学感应模块13尚且包含有一运算处理单元(未标示)与 一坐标调整机构(未标示)。扫描平台2建置有一扫描坐标系Sac。，其是由 一第一扫描方向轴X。与一正交于第一扫描方向轴X。的第二扫描方向轴Y。所 组成。同时，扫描平台2上标记有二校正点P,与P2，其中，校正点P,是位于 扫描坐标系Saco的原点，故校正点P,的坐标为(0， 0)，校正点P2是位于扫 描坐标系Sac。的第一扫描方向轴X(,上，其坐标为(x,， 0)。在进行坐标校正前，可先利用扫描光源12将一检测光线投射至一涵盖 校正点P'的校正区域CA。，使检测光线自该校正区域CA。反射至光学感应模块 13，光学感应模块13会感应出校正点P,的位置，并感应出位置校正点P,的 位置而显示于显示器14上。此时，可透过显示器14来调整光学感应模块13 的坐标调整机构，以使校正点Pr落于感应坐标系Sec。的原点位置而完成初始 化调整。在进行坐标校正时，扫描平台2会沿一平行于上述第一扫描方向轴X() 的扫描方向1。移动一扫描距离Ax,，使校正点P2进入校正区域CA。。此时， 在显示器14上，是显示扫描平台2上的校正点P2位于一感应校正点P2'的 位置，且该感应校正点P/的坐标为(x,' ， )，因此，感应校正点P2， 与第二感应方向轴Y。'间相距一感应距离差Ax,， = Xl'，感应校正点P2' 与第一感应方向轴X。'间相距另一感应距离差Ay,' = y,'。同时，校正点 P,与感应校正点P2'的连线是与第一感应方向轴X。'之间相差一正交角度差 A 90，利用众所周知的三角函数关系，可以得到A e。 = tan—' (y,， /Xl，)，相关的计算工作可透过光学感应模块13内的运算处理单元来完成。由于校正点P,与校正点P2的连线是位于第一扫描方向轴X。上，但是校正点P,与感应校正点P/的连线是与第一感应方向轴x。'之间相差一正交角 度差 a e。，表示第一感应方向轴x。'与第一扫描方向轴x。之间相差该正 交角度差 Ae。。因此，必须利用光学感应模块13的坐标调整机构，将感应坐标系Sec。沿反时针方向调整该正交角度差A e。，使该正交角度差a e。 归为零，而完成感应坐标系Sec。与扫描坐标系Sac。间的校正作业。举凡在所属
具有通常知识者皆能轻易理解，亦可另外制备一校 正元件，在该校正元件上标记上述的校正点P,与P2后，在将其放置于扫描平 台2上，通过该扫描平台2而沿扫描方向1。移动而得到类似的结果，从而取 代上述直接在扫描平台2上标记校正点P,与P2的作法。举凡在所属
具有通常知识者亦能轻易理解，在以上所揭露的技 术中，普遍存在四项严重的问题。其一，校正点P,与P2的连线必须平行于扫 描方向1。；其二，为了让光学感应模块13的感应范围能涵盖校正点P,与P2， 则势必会縮小第一感应方向轴X。'与第一扫描方向轴X。间的比值，亦即縮小 感应倍率，如此一来，则容易造成解析失真度变高而影响校正的精准度；其 三，相对于其二，若欲维持高感应倍率，则势必要縮小感应范围，则可能会 使其中一个校正点落于感应范围之外；其四，在上述方法中，由于量测二个数据点，即决定感应坐标系Sec。，在取样点少的情况下，势必会造成量测不 确定度(Uncertainty of Measurement)偏高。综观以上所述可知，公知技术中存在着二校正点的连线必须平行于扫描 方向，分辨率不佳，感应范围小无法同时感应到校正参考标的(即公知实施 例中的第二个校正点)，以及量测不确定度偏高四个主要问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种，其是利用感应坐标系来感应在扫描坐标系中二不平行的直线，在进行扫描前后的 方程式变化关系，结合统计学上的最小平方线性回归演算法，求得最佳化趋 近直线方程式的计算技术，以同时解决上述四个问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种光学设备的坐标校正方法，其 是用以校正与调整该光学仪器的一扫描坐标系与一感应坐标系间的一正交 角度差，以使该正交角度差归零。该方法是先制备一校正元件，其表面是上 标记有二不相平行的校正直线。然后，利用感应坐标系感应与计算出上述二 校正直线的二初始直线方程式。接着，使校正元件沿该扫描坐标系的一扫描 方向移动，以使上述二校正直线亦同时沿扫描方向移动。之后，利用感应坐 标系感应并计算出上述二校正直线在沿扫描方向移动后的二校正直线方程 式。最后，再利用校正直线方程式与初始直线方程式来计算出扫描坐标系与 感应坐标系间的正交角度差，并调整感应坐标系或扫描坐标系，以使正交角 度差归零。本专利技术还提出了一种光学设备，包含 一校正元件，其一表面上标记有 二不相平行的校正直线； 一扫描平台，是建置一扫描坐标系，并结合有该校正元件，以带动该校正元件沿该扫描坐标系的一扫描方向移动； 一光学感应 模块，是建置一感应坐标系，以在该校正元件沿该扫描方向移动前，利用该 感应坐标系感应该校正元件的表面上的上述二校正直线以计算出二初始直 线方程式，并在该校正元件沿该扫描方向移动后，再利用该感应坐标系分别 感应该校正元件表面上的上述二校正直线以计算出二校正直线方程式，并进 一步计算该感应坐标系与该扫描坐标系间的一正交角度差；以及一调整机 构，是用以调整该光学感应模块的扫描坐标系，以使该正交角度差归零。在本专利技术较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学设备的坐标校正方法，是用以校正与调整该光学仪器的一感应坐标系与一扫描坐标系间的一正交角度差，以使该正交角度差归零，该方法包含：（ａ）制备一校正元件，其一表面上标记有二不相平行的校正直线；（ｂ）利用该感应坐标系感应上述二校正直线以分别计算出二初始直线方程式；（ｃ）使该校正元件沿该扫描坐标系的一扫描方向而对该感应坐标系相对移动，以使上述二校正直线亦同时沿该扫描方向而对该感应坐标系相对移动；（ｄ）在完成步骤（ｃ）后，利用该感应坐标系感应上述二校正直线以分别计算出二校正直线方程式；以及（ｅ）利用该校正直线方程式与该初始直线方程式来计算出该感应坐标系与该扫描坐标系间的该正交角度差，并调整该感应坐标系或该扫描坐标系，以使该正交角度差归零。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林耀明，
申请(专利权)人：中茂电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]