[實用新型]光點差分式非接觸式元件厚度測量的光頭及厚度測量裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201920987358.6 | 申請日： | 2019-06-28 |
| 公開（公告）號： | CN210220983U | 公開（公告）日： | 2020-03-31 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王善忠;曹兆樓 | 申請（專利權(quán)）人： | 愛丁堡（南京）光電設(shè)備有限公司 |
| 主分類號： | G01B11/06 | 分類號： | G01B11/06 |
| 代理公司： | 南京中律知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32341 | 代理人： | 李建芳 |
| 地址： | 211123 江蘇省南*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 光點差 分式 接觸 元件 厚度 測量 光頭 裝置 | ||
本實用新型公開了一種光點差分式非接觸式元件厚度測量的光頭及包含它的厚度測量裝置。光頭的光學(xué)系統(tǒng)包括光源、分光鏡、第一聚光鏡、柱面鏡和相機(jī)；光源發(fā)出的光束經(jīng)分光鏡后，一部分光經(jīng)過第一聚光鏡聚成測量光點、落在被測元件表面；測量光點在被測元件表面反射，沿原光路返回，依次經(jīng)過第一聚光鏡、分光鏡和柱面鏡后，被聚焦形成相互垂直的X方向的焦線和Y方向的焦線，且在X方向的焦線和Y方向的焦線之間，形成呈中心對稱的像點，相機(jī)設(shè)在像點處。本實用新型可實現(xiàn)各種類型待測元件厚度的非接觸式測量，準(zhǔn)確度高，結(jié)構(gòu)簡單；能方便準(zhǔn)確找到被測透鏡的中心；同時還能識別被測透鏡是否傾斜；進(jìn)一步，方便了安裝、簡化了測量、防止了污染。
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種基于機(jī)器視覺的光點差分式非接觸式元件厚度測量的光頭及包含它的厚度測量裝置，屬于非接觸式厚度測量領(lǐng)域。
背景技術(shù)
長期以來，光學(xué)零件尺寸的測量直接借用機(jī)械零件的測量工具進(jìn)行接觸式測量，而忽視了“光學(xué)”二字的特殊性。光學(xué)零件相較于機(jī)械零件，有其自身的特殊性：首先，光學(xué)零件所使用的是有別于機(jī)械零件的光學(xué)材料，表現(xiàn)為硬度比較軟，有些光學(xué)材料的硬度特別軟，任何直接的接觸觸碰都可能造成對加工面的損傷，成為表面缺陷，因此，加工完成后絕對不可以觸碰；其次，除了硅、鍺等元素類光學(xué)材料，絕大部分光學(xué)材料是極性較強(qiáng)的極性材料，比如氧化物，拋光后的表面為化學(xué)鍵的斷鍵形成的懸掛鍵，化學(xué)性質(zhì)非?；钴S，任何觸碰都可能帶來沾污，而且很難清洗掉，污漬從光學(xué)角度看，實際上也是一種缺陷；再次，在實際操作中，接觸式測量的精度，取決于測量時壓力的大小，因為壓力會導(dǎo)致材料的形變，導(dǎo)致測量誤差。因此，接觸式測量會導(dǎo)致光學(xué)零件表面受損、表面污染，且測量誤差比較大，且接觸式測量從原理上講，實際上難以找到光學(xué)元件的中心，只能不斷地?zé)o限逼近，在實際工作中僅僅取測量的最大值來近似表示。
實用新型內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中接觸式測量存在的上述缺陷，本實用新型提供一種基于機(jī)器視覺的光點差分式非接觸式元件厚度測量的光頭及包含它的厚度測量裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下：
一種基于機(jī)器視覺的光點差分式非接觸式元件厚度測量的光頭，其光學(xué)系統(tǒng)包括光源、分光鏡、第一聚光鏡、柱面鏡和相機(jī)；
光源發(fā)出的光束經(jīng)分光鏡后，一部分光經(jīng)過第一聚光鏡聚成測量光點、落在被測元件表面；
測量光點在被測元件表面反射，沿原光路返回，依次經(jīng)過第一聚光鏡、分光鏡和柱面鏡后，被聚焦形成相互垂直的X方向的焦線和Y方向的焦線，且在X方向的焦線和Y方向的焦線之間，形成呈中心對稱的像點，相機(jī)設(shè)在像點處。
測量厚度時，通過像點的對稱性來判斷待測元件的擺放是否規(guī)范，像點對高度變化非常敏感，輕微的高度變化即可導(dǎo)致像點對稱性的變化，當(dāng)像點非中心對稱地出現(xiàn)時，證明待測元件的中心點偏離了第一聚光鏡聚成測量光點或待測元出現(xiàn)了軸向傾斜等問題，需要調(diào)整待測元件位置，至得到中心對稱的像點。
本申請對光頭外殼形狀不做特別限定，只要能確保第一聚光鏡聚成的測量光點能落在外殼外的被測元件表面，同時方便觀察相機(jī)捕獲到的焦線和像點即可，參照現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)即可。
為了對設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，基于機(jī)器視覺的光點差分式非接觸式元件厚度測量的光頭，還包括第二聚光鏡和毛玻璃，光源發(fā)出的光束經(jīng)分光鏡后，還有一部分光經(jīng)過第二聚光鏡聚光形成指示光點、并落在毛玻璃上。這樣可通過指示光點來觀察光路系統(tǒng)的狀態(tài)。
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