非接觸式厚度測量裝置的製作方法

2024-03-22 01:09:05

本實用新型涉及一種厚度測量裝置，尤其涉及一種非接觸式厚度測量裝置。

背景技術：

光學元件廣泛應用於高功率雷射裝置及半導體行業，光學元件的厚度檢測是先進光學製造過程中的一個重要環節，使用千分尺等接觸式測量裝置極易破壞光學元件的表面，而雷射幹涉裝置等非接觸式測量裝置結構複雜，測量結果易受外界環境的影響，因此，為滿足先進光學製造的應用需求，一種可靠的非接觸、高精度(亞微米)厚度測量裝置及方法很有必要，以滿足元件去除量控制及平行度矯正等方面的需求。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種光學元件的非接觸式厚度測量裝置，可對光學元件進行快速、高精度的厚度測量。

本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是：非接觸式厚度測量裝置，包括底座、滑動導軌、支撐架、齒條、齒輪、第一雷射位移傳感器、載物臺、第二雷射位移傳感器、滑臺和控制器，所述滑動導軌固定在底座上，所述滑臺設置在滑動導軌上，並可沿著滑動導軌左右移動；所述支撐架固定在底座上，所述齒條設置在支撐架上，所述齒條上安裝有第一雷射位移傳感器，所述齒輪與齒條配合，通過旋轉齒輪帶動齒條移動，從而帶動第一雷射位移傳感器上下移動；所述載物臺固定在滑臺上，所述第二雷射位移傳感器固定在底座上，所述第二雷射位移傳感器與第一雷射位移傳感器的測量點在同一豎直線上，所述第一雷射位移傳感器和第二雷射位移傳感器分別與控制器相連接。

進一步的，在所述載物臺的放置區域設置有三個微小凸起，使被測元件在放置時為點接觸。

進一步的，所述第二雷射位移傳感器對被測元件的下表面進行測量，所述第一雷射位移傳感器對被測元件的上表面進行測量。

進一步的，在所述滑臺上還設置有手柄。

進一步的，所述滑動導軌通過螺釘固定在底座上，所述載物臺通過螺釘固定在滑臺上。

進一步的，所述底座放置在固定平臺上。

本實用新型的有益效果是：本實用新型通過兩個上下對置的雷射位移傳感器，可對光學元件進行方便快速、無損的非接觸式的厚度測量，測量及操作簡單，重複性好，對光學元件的表面以及亞表面質量控制及加工效率的提高具有重要意義。本實用新型測量的解析度為0.1μm，測量誤差為0.01％，同時本實用新型裝置還可進行擴展，通過結合高精度二維移動平臺，可對大口徑光學元件及其它材料元件的厚度進行精密測量。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是圖1的側視圖。

具體實施方式

如圖1-3所示，本實用新型的非接觸式厚度測量裝置包括底座1、滑動導軌2、支撐架3、齒條4、齒輪5、第一雷射位移傳感器6、載物臺8、第二雷射位移傳感器10、滑臺11和控制器。所述底座1放置在固定平臺上，所述滑動導軌2通過螺釘固定在底座1上，所述滑臺11設置在滑動導軌2上，並可沿著滑動導軌2左右移動；所述支撐架3固定在底座1上，所述齒條4設置在支撐架3上，所述齒條4上安裝有第一雷射位移傳感器6，所述齒輪5與齒條4配合，通過手動旋轉齒輪5外端，可實現齒條4的移動，從而帶動第一雷射位移傳感器6上下移動；所述載物臺8通過螺釘固定在滑臺11上，工作時，被測元件7放置在載物臺8上，且在載物臺8的被測元件7的放置區域設置有三個微小凸起，使被測元件7在放置時為點接觸狀態，當滑臺11沿著滑動導軌2左右移動時，可帶動放置在載物臺8上得被測元件7進行左右平移，這樣就可測量被測元件7不同位置處的厚度；所述第二雷射位移傳感器10固定在底座1上，第二雷射位移傳感器10與第一雷射位移傳感器6呈上下對置排列，使得第二雷射位移傳感器10與第一雷射位移傳感器6的測量點在同一豎直線上；所述第一雷射位移傳感器6和第二雷射位移傳感器10分別與控制器相連接，採用第二雷射位移傳感器10對被測元件7的下表面進行測量，得到位移S1，採用第一雷射位移傳感器6對被測元件7的上表面進行測量，得到位移S2，則被測元件7的厚度為h＝S1+S2+C，所述C為補償偏移量，需要在首次測量時進行標定。

為了方便推拉滑臺11，在上述滑臺11上還設置有手柄12，通過手動推拉手柄12帶動滑臺11沿著滑動導軌2左右移動。

本實用新型的測量方法包括以下步驟：

1)打開第一雷射位移傳感器6和第二雷射位移傳感器10，將第一雷射位移傳感器6和第二雷射位移傳感器10分別與控制器相連接，第二雷射位移傳感器10與第一雷射位移傳感器6的測量點在同一豎直線上；

2)採用高精度螺旋測微儀對任一物品的厚度進行測量，得到絕對測量值，該物品與被測元件7的厚度差不得大於1mm，然後將該物品置於載物臺8上，測得該物品的相對測量值；或直接將已知厚度(絕對測量值)的標準塊置於載物臺8上進行測量，得到該標準塊的相對測量值；

3)計算得到補償偏移量C＝絕對測量值-相對測量值，並在控制器中進行補償量設置；

4)將被測元件7放置在載物臺8上進行測量，此時控制器顯示窗口的數值即為被測元件7的實際厚度，當對被測元件7進行重複測量時，保持第一雷射位移傳感器6和第二雷射位移傳感器10的位置固定，則補償偏移量C也為固定值，不需要再次標定補償偏移量C，可直接進行讀數。

在測量過程中，當被測元件7的厚度有較大改變時，需要旋轉齒輪5以適應被測元件7，此時需要重新標定補償偏移量C。

本實用新型基於雷射位移傳感器的非接觸式測量方法，通過兩個上下對置的雷射位移傳感器，可對光學元件進行快速精確的厚度測量，測量過程不會對元件表面造成破壞，測量過程簡單、可靠，測量的解析度為0.1μm，測量結果的誤差為0.016％。此外，本實用新型裝置可進行擴展，通過結合高精度二維移動平臺，可對大口徑光學元件及其它材料元件的厚度進行精密測量。