[發(fā)明專利]一種微小物體尺寸檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110094703.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN112902852A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許永童;謝勇;馬路明;黃春志;田敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海蘭寶傳感科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

本發(fā)明公開了一種微小物體尺寸檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，該檢測(cè)裝置包括：激光發(fā)射器用于發(fā)射平行光束；接收器，具有感光陣列，用于接收平行光束經(jīng)過被測(cè)物體后形成的衍射圖像；夾具，設(shè)置在激光發(fā)射器以及接收器之間，用于夾持所述被測(cè)物體；間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，分別與所述接收器以及所述夾具連接，用于調(diào)節(jié)感光陣列與被測(cè)物體的間距；控制模塊，分別與所述接收器以及所述間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)電性連接，用于接收所述感光陣列接收的衍射圖像并控制所述間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以使得衍射條紋間距符合要求。該檢測(cè)裝置通過省去現(xiàn)有技術(shù)中的透鏡，并采用自動(dòng)的間距調(diào)節(jié)方式，使得不同尺寸的被測(cè)物體均可產(chǎn)生分辨率較高的衍射圖像，提高了檢測(cè)精度和檢測(cè)范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種微小物體尺寸檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

在工業(yè)精密檢測(cè)領(lǐng)域，常常需要檢測(cè)如細(xì)金屬絲、光纖纖芯等微小物體的尺寸。傳統(tǒng)的檢測(cè)尺寸的方法是使用對(duì)射式激光尺寸測(cè)量傳感器，該傳感器的關(guān)鍵在于建立用激光光源準(zhǔn)直后形成一束平行光，光束照射感光元件，當(dāng)物體進(jìn)入平行光束的范圍時(shí)，在感光元件上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)等比例的“影子”，通過測(cè)量陰影的大小或者受光量的變化即可求得物體的尺寸。這種方式的原理如圖9所示。

但是對(duì)于微小物體，如尺寸為0.1mm的物體，由于激光引起的衍射條紋將嚴(yán)重地影響“陰影”邊緣的判斷，對(duì)此，傳統(tǒng)的成像方法無法準(zhǔn)確檢測(cè)。此時(shí)可利用衍射條紋的分布規(guī)律計(jì)算微小物體的尺寸。

如圖10所示，當(dāng)前的解決方案可參照測(cè)量細(xì)絲直徑的方法，需要在接收CMOS前方增加已知焦距的透鏡f，在對(duì)接收陣列上的衍射波形統(tǒng)計(jì)后，得到其空間本征頻率v，進(jìn)而利用公式d＝λfv，求得細(xì)小物體的直徑。

當(dāng)前技術(shù)的缺點(diǎn)是：接收陣列的大小和分辨率將限制微小物體的測(cè)量范圍。由公式d＝λfv，可知，由于波長(zhǎng)λ和焦距f已經(jīng)固定在器件內(nèi)，所能測(cè)量的微小尺寸d受到物體本征頻率v的影響，當(dāng)本征頻率v太小，以至于空間周期太大時(shí)，接收陣列可能不夠用，同樣地，當(dāng)本征頻率v太大，以至于空間周期太小時(shí)，接收陣列不能分辨，導(dǎo)致測(cè)量失敗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種微小物體尺寸檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，該微小物體尺寸檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法通過省略現(xiàn)有技術(shù)中的透鏡，并采用智能的間距調(diào)節(jié)方式實(shí)現(xiàn)了不同寬度的微小物體尺寸檢測(cè)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種微小物體尺寸檢測(cè)裝置，用于測(cè)量絲狀被測(cè)物體的寬度；其包括：

激光發(fā)射器，用于發(fā)射平行光束；

接收器，具有感光陣列，用于接收平行光束經(jīng)過被測(cè)物體后形成的衍射圖像；

夾具，設(shè)置在激光發(fā)射器以及接收器之間，用于夾持所述被測(cè)物體；

間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，分別與所述接收器以及所述夾具連接，用于調(diào)節(jié)感光陣列與被測(cè)物體的間距；

控制模塊，分別與所述接收器以及所述間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)電性連接，用于接收所述感光陣列接收的衍射圖像并控制所述間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；

所述控制模塊被配置為：統(tǒng)計(jì)所述衍射圖像中的條紋間距，當(dāng)條紋間距過小時(shí)控制所述間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)增大所述感光陣列與所述被測(cè)物體的間距，并在條紋間距過大時(shí)控制所述間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)減小所述感光陣列與所述被測(cè)物體的間距；當(dāng)條紋間距符合要求時(shí)，根據(jù)所述感光陣列與所述被測(cè)物體的間距、所述平行光束的波長(zhǎng)以及所述衍射圖像中的條紋信息計(jì)算被測(cè)物體的寬度。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，統(tǒng)計(jì)條紋間距的過程中，采用條紋寬度對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)目表示條紋間距。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述條紋間距的要求為：條紋間距在10至40個(gè)像素的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述感光陣列為線陣感光傳感器，其朝向所述激光發(fā)射器，并且像素排列方向與被測(cè)物體的長(zhǎng)度方向垂直。