一种线光谱共焦传感器的检定装置及检定方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于光电检测相关技术领域，并公开了一种线光谱共焦传感器的检定装置及检定方法

【技术实现步骤摘要】
一种线光谱共焦传感器的检定装置及检定方法


[0001]本专利技术属于光电检测相关
，更具体地，涉及一种线光谱共焦传感器的检定装置及检定方法
。

技术介绍

[0002]目前，线光谱共焦传感器是一种基于光谱色散定位的非接触式线轮廓传感器
。
其测量精度可达亚微米甚至纳米级别，对物体表面倾斜
、
纹理和表面反射特性不敏感，具有较强的抗杂散光能力，是电子制造
、
新能源和半导体等制造领域重要的
3D
测量用传感器，能够为材料表面分析
、
质量控制和生产过程优化等提供有力支持
。
[0003]线光谱共焦传感器的检定和校准，对于其精度分析和保证具有重要意义
。
目前对于线光谱共焦传感器的检定，一般采用测长仪检定，不方便且难以操作，也无法检定传感器的横向定位误差，因此需要对该类传感器进行有效检定校准的方便使用的成套专用仪器和装置
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种线光谱共焦传感器的检定装置及检定方法，解决现有线光谱共焦传感器难以检定以及无法检定的问题
。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种线光谱共焦传感器的检定装置，该装置包括一体化标准器
、
位移发生装置
、
位移测量装置和驱动装置，其中：
[0006]所述驱动装置与位移发生装置连接，用于驱动所述位移发生装置产生竖直方向的位移，所述位移测量装置用于测量所述位移发生装置在竖直方向产生的位移，所述一体化标准器设置在所述位移发生装置上方，当所述位移发生装置发生竖直方向上的位移时带动该一体化标准器发生竖直方向上的位移，待检定线光谱共焦传感器用于测量所述一体化标准器在竖直方向上的轮廓位移，并将测量的结果与所述位移测量装置测量的结果进行比对，以此获得待检定线光谱共焦传感器在横向和竖直方向的极限定位误差；
[0007]所述一体化标准器的上顶面包括一个斜面和一个水平面，斜面用于检测待检定光谱传感器的横向定位极限误差，水平面用于检测待检定光谱传感器的竖直方向上的定位极限误差进一步优选地，所述位移测量装置
)
包括固定单元和移动单元，所述固定单元位置固定，所述移动单元与所述位移发生装置固定连接，所述位移发生装置带动所述移动单元发生竖直方向上的位移；利用所述固定单元抓取所述移动单元的移动信号，测量所述移动单元在竖直方向的位移
。
[0008]进一步优选地，所述移动单元包括位移台，第二反射镜和分光棱镜，所述位移台设置在所述位移测量装置的底端，用于与所述位移发生装置接触，所述第二反射镜设置在所述分光棱镜竖直方向的一侧，所述位移发生装置的水平运动致使所述位移台在竖直方向产生位移，即位移发生装置的发生位移
。
[0009]进一步优选地，所述固定单元包括激光器
、
光电探测器和第一反射镜，所述激光器
和第一反射镜分别设置在所述分光棱镜在水平方向的两侧，所述激光器发出激光，经过所述分光棱镜分为两束光线，一束为参考光线，一束为测量光线，参考光线和测量光线分别进入所述第一反射镜和第二反射镜中被反射，然后进入所述分光棱镜中透射，透射后的光线进入所述光电探测器形成干涉条纹，所述移动单元的上下移动改变干涉条纹的位置
。
[0010]进一步优选地，所述移动单元还包括第三反射镜，该第三反射镜设置在所述分光棱镜的下方，从所述分光棱镜透射的光线经过该第三反射镜反射进入所述光电探测器
。
[0011]进一步优选地，所述位移发生装置包括丝杆
、
滑块
、
转换块和导轨，所述丝杆与驱动装置连接，用于将驱动装置输出轴的转动转化为所述滑块在导轨上的水平运动，所述转换块设置在所述滑块的上方并与其固连，所述滑块水平移动时带动所述转换块水平移动，所述转换块用于将滑块的水平运动转换为所述移动单元竖直方向的位移，即位移发生装置发生的位移
。
[0012]进一步优选地，所述转换块为斜块，其上表面为斜面，当所述转换块水平运动时，所述移动单元与所述转换块接触使得所述移动单元竖直方向上产生位移
。
[0013]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种上述所述的线光谱共焦传感器的检定装置进行检定的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
[0014]S1
所述驱动装置驱动所述位移发生装置运动，所述位移测量装置测量该位移测量装置中的移动单元在竖直方向上的位移，并将该位移作为标准位移；
[0015]S2
待检定线光谱共焦传感器对准所述一体化标准器的水平面，测量该水平面上不同位置的点在竖直方向上的位移，将该测量获得的位移与步骤
S1
中的标准位移进行比较，以此获得待检定线光谱共焦传感器的竖直方向误差分布和极限定位误差；
[0016]S3
待检定线光谱共焦传感器测量所述一体化标准器的斜平面，测量该斜平面同一竖直高度不同位置处实际测量的竖直高度，以此获得待检定线光谱共焦传感器在竖直方向上的横向定位误差分布和极限定位误差
。
[0017]S4
依
S2
和
S3
所获得的待检定线光谱共焦传感器的竖直方向定位误差分布和横向定位误差分布，采用拟合方法，获得传感器的误差模型
。
[0018]进一步优选地，在步骤
S2
中，所述竖直方向极限定位误差按照下列关系式进行计算：
[0019][0020]其中，
y
j
标
是位移测量装置测量获得的标准位移，是待检定线光谱共焦传感器的实际测量值，
i
是在水平面上扫描线方向不同位置处点的编号，
j
是竖直高度范围内不同高度位置编号
。
[0021]进一步优选地，在步骤
S3
中，所述横向方向极限定位误差按照下列关系式进行计算：
[0022]Δ
x
＝
max{|
Δ
x
j
|}
[0023][0024]其中，
Δ
x
j
是在竖直高度
j
上的最大横向定位误差，
y
测
j
max、y
测
j
min
分别为线光谱共焦传感器在对应
j
竖直高度测到的最大和最小值，
α
是标准斜面倾斜角度，
j
是竖直高度范围内不同高度位置编号，
i
是在斜平面上扫描线方向不同位置处点的编号
。
[0025]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：
[0026]1.
本专利技术提供的线光谱共焦传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种线光谱共焦传感器的检定装置，其特征在于，该装置包括一体化标准器
(17)、
位移发生装置
(110)、
位移测量装置
(120)
和驱动装置
(3)
，其中：所述驱动装置
(3)
与位移发生装置
(110)
连接，用于驱动所述位移发生装置
(110)
产生竖直方向的位移，所述位移测量装置
(120)
用于测量所述位移发生装置
(110)
在竖直方向产生的位移，所述一体化标准器
(17)
设置在所述位移发生装置
(110)
上方，当所述位移发生装置
(110)
发生竖直方向上的位移时带动该一体化标准器
(17)
发生竖直方向上的位移，待检定线光谱共焦传感器用于测量所述一体化标准器
(17)
在竖直方向上的轮廓位移，并将测量的结果与所述位移测量装置
(120)
测量的结果进行比对，以此获得待检定线光谱共焦传感器在横向和竖直方向的极限定位误差；所述一体化标准器
(17)
的上顶面包括一个斜面和一个水平面，斜面用于检测待检定光谱传感器的横向定位极限误差，水平面用于检测待检定光谱传感器的竖直方向上的定位极限误差
。2.
如权利要求1所述的一种线光谱共焦传感器的检定装置，其特征在于，所述位移测量装置
(120)
包括固定单元和移动单元，所述固定单元位置固定，所述移动单元与所述位移发生装置
(110)
固定连接，所述位移发生装置
(110)
带动所述移动单元发生竖直方向上的位移；利用所述固定单元抓取所述移动单元的移动信号，测量所述移动单元在竖直方向的位移
。3.
如权利要求2所述的一种线光谱共焦传感器的检定装置，其特征在于，所述移动单元包括位移台
(11)
，第二反射镜
(15)
和分光棱镜
(14)
，所述位移台
(11)
设置在所述位移测量装置
(120)
的底端，用于与所述位移发生装置
(110)
接触，所述第二反射镜
(15)
设置在所述分光棱镜
(14)
竖直方向的一侧，所述位移发生装置
(110)
的水平运动致使所述位移台
(11)
在竖直方向产生位移
。4.
如权利要求3所述的一种线光谱共焦传感器的检定装置，其特征在于，所述固定单元包括激光器
(9)、
光电探测器
(10)
和第一反射镜
(19)
，所述激光器
(9)
和第一反射镜
(19)
分别设置在所述分光棱镜
(14)
在水平方向的两侧，所述激光器
(9)
发出激光，经过所述分光棱镜
(14)
分为两束光线，一束为参考光线，一束为测量光线，参考光线和测量光线分别进入所述第一反射镜
(19)
和第二反射镜
(15)
中被反射，然后进入所述分光棱镜
(14)
中透射，透射后的光线进入所述光电探测器
(10)
形成干涉条纹，所述移动单元的上下移动改变干涉条纹的位置
。5.
如权利要求4所述的一种线光谱共焦传感器的检定装置，其特征在于，所述移动单元还包括第三反射镜
(12)
，该第三反射镜
(12)
设置在所述分光棱镜
(14)
的下方，从所述分光棱镜
(14)
透射的光线经过该第三反射镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓军，韩昊轩，王帅，赵海煜，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：