[發明專利]一種高精度表面形貌測量機的傳感器靈敏度測量方法

在審

• 申請號: 201910926034.6
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110617779A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 陳梅云;陳錦標;黃建平;余浩燃;林常青;辜曉波;謝勝利
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 44329 廣東廣信君達律師事務所
• 代理人: 江金城

本發明公開了一種高精度表面形貌測量機的傳感器靈敏度測量方法，該測量方法利用準直光束經過非球面反射到透鏡光路的原理，推導出利用曲率半徑計算靈敏度的公式并實現測量傳感器的靈敏度。本方案鑒于現有復光束角度傳感器靈敏度測量方法出現的步驟繁瑣，精確度低，抗干擾能力差等問題，提供一種操作簡單，耗時短，抗干擾能力強的傳感器靈敏度測量方法對MBAS進行精確測量，使其精度可以達到理論精度，提高形貌光學測量系統的可靠性和精確性。

技術領域

本發明涉及光學檢測技術領域，尤其涉及一種高精度表面形貌測量機的傳感器靈敏度測量方法。

背景技術

隨著微系統制造的小型化和模塊化的發展，人們對提高高精度小尺寸產品制造效率的需求也急劇增加。人們對于機械產品或者各類工業產品的表面輪廓、表面質量、尺寸、粗糙度等的要求越來越高，要求測量儀器的精度要求也越來越高。

高精密表面形貌光學測量系統，即復光束角度傳感器(Mult-beam angle sensor，以下簡稱MBAS)的出現克服了傳統測量技術精度低，效率低等問題，其理論精度可以達到很高，但在實際應用中并無法達到理論的精度，這源于其靈敏度的檢測精度達不到理論要求，而傳統的測量方式已無法適合復光束傳感器，現有的檢測方案也存在諸多問題，如測量板四點測量，其方法步驟繁瑣，且測量板的角度問題會造成誤差，四個標志點范圍之外的點也存在較大誤差；比較常用的整體法測量微透鏡陣列誤差對透鏡個體差別無法測量，易引起的圖像畸變和局部降質。

因此，現有技術需要進一步改進和完善。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高精度表面形貌測量機的傳感器靈敏度測量方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種高精度表面形貌測量機的傳感器靈敏度測量方法，該測量方法主要包括如下具體步驟：

步驟S1：激光束經曲率半徑為R的非球面反射，其中入射光與反射光之間的夾角為2α，再由焦距為f的透鏡聚焦。設透鏡的點陣間距為d，透鏡與非球面之間的距離為k，兩個透鏡接觸點切平面到入射光與非球面交點位置的距離為c。

步驟S2：入射角α可用透鏡間距d和曲率半徑R表示為：

步驟S3：根據光學不變量，由幾何關系可得透鏡間距d為：

步驟S4：由等式(1)和(2)可得兩個透鏡接觸點切平面到入射光與非球面交點位置的距離c為：

步驟S5：由幾何關系可得光斑中點A和光斑中點B之間的間距d_RAB為：

步驟S6：由方程(3)和(4)可得出透鏡間距d和光斑間距d_RAB之差Δd_AB為：

步驟S7：由方程(5)可得：

步驟S8：式中，W_AB為MBAS在點A和點B之間的靈敏度；可采用兩種獨立的計算方法計算靈敏度，具體公式描述如下：

W_AB＝(f_A+f_B)d (7)

W_AB＝(R+2k)Δd_AB (8)。