光柵刻線缺陷檢驗裝置的製作方法
2023-06-26 07:30:51
專利名稱：光柵刻線缺陷檢驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光柵尺刻線缺陷檢驗裝置。
背景技術：
要實現光柵位移傳感器高精度測量的首要任務是保證標準光柵的刻劃和複製精度，刻劃精度通常比較高，但是也存在黒白比不符合要求等情況；複製過程中存在由於環境潔淨程度不高造成的汙點，或者光線存在一定的扭曲等情況會影響到相位一致性等，這些都會嚴重影響最後光柵尺的精度。不僅如此，在光柵接長過程中存在的接長誤差，也會大大的降低整個光柵尺的精度和性能。一般的光柵尺刻劃或者複製後，由於數據量較大，利用一般的顯微鏡，無法用肉眼全面檢測刻劃精度。同吋，前後相位不一致是用肉眼觀測無法做到的，如果能製作特定的檢測設備，利用有效的檢測手段，自動對光柵尺主尺上存在的汙點和前後相位不一致進行記錄，那麼可以有效的提聞成品光棚尺的精度，提聞生廣效率和生廣質量。
發明內容
本發明為解決現有光柵尺製造過程中主尺存在汙點和前後相位不一致等情況，靠人工無法完成光柵尺檢驗的問題，提供一種光柵刻線缺陷檢驗裝置。光柵刻線缺陷檢驗裝置，該裝置包括標準光柵、信號探測頭、第一移位驅動裝置、第二移位驅動裝置、信號處理模塊和脈衝檢測模塊；所述第一移位驅動裝置沿標準光柵的長度掃描方向移動信號探測頭，所述信號探測頭記錄調製後的光強信息，第二移位驅動裝置用於驅動標準光柵的移動位置，所述信號處理模塊接收第一移位驅動裝置的位移信息、信號探測頭輸出的光強信息和第二移位驅動裝置輸出的標準光柵的位置信息；並將所述位置信息進行信號放大和數模轉換處理，輸出至脈衝檢測模塊；所述脈衝檢測模塊對接收的信號進行檢測，分析待測光柵刻線缺陷的位置信息。本發明的有益效果本發明提供ー種原理簡單，能有效檢測汙點和相位不一致的裝置。本發明所述的裝置自動記錄下待測光柵尺的性能，從而快速準確的判斷待測光柵尺是否滿足生產的要求。
圖I為本發明所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置的示意圖；圖2為本發明所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置中脈衝檢測模塊檢測信號輸出幅值隨距離變化的示意圖；圖3為本發明所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置中脈衝檢測模塊檢測相位偏差隨距離變化示意圖；圖4為本發明所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置中信號探測頭的示意圖。
具體實施方式
結合圖I說明本實施方式，光柵刻線缺陷檢驗裝置，該檢測裝置包括標準光柵3、信號探測頭I、第一移位驅動裝置7、第二移位驅動裝置9、信號處理模塊8、脈衝檢測模塊10，信號探測頭I進ー步包括光源5、光學系統6、信號檢測晶片2。第一移位驅動裝置7，驅動信號探測頭I移動位置；第二移位驅動裝置9驅動標準光柵3移動位置；信號處理模塊8對從信號探測頭I、第一移位驅動裝置7、第二移位驅動裝置9得到的信息進行變換處理；脈衝檢測模塊10用於分析計算待測光柵4的相位分布；標準光柵3是用於檢測待測光柵的標準部件，其具有較高的刻線精度，通常是通過標準檢驗合格的標準光柵，其柵距與待測光柵的目標柵距相等，其黒白比偏差也是檢驗合格的，標準光柵3的質量決定了檢測的精度。該光源5可為雷射二極體,發出相干光。光學系統6將光源發出的光線轉化成準直光線,照射到待測光柵4上。信號探測頭I的位置由第一移位驅動裝置7控制，第一移位驅動裝置7使信號探測頭I在掃描方向上移動。信號探測頭I檢測到光源5發出的，並被待測光柵4、標準光柵3調製的光信號，並轉化為電信號，由信號處理模塊8進行放大處理和模數轉換，最後由脈衝檢測模塊10通過脈衝信號檢測刻劃缺陷和複製缺陷的存在及其位置，然後通過第二移位驅動裝置9改變標準光柵3的位置，重複以上處理，直到檢測完畢。當信號探測頭I掃描完畢，第一移位驅動裝置7和第二移位驅動裝置9將分別調整信號探測頭I和標準光柵3的位置，使得信號探測頭I在待測光柵4新的位置上重新掃描。信號檢測晶片2作為光探測兀件,可以選擇娃光電池。本實施方式中所述的脈衝檢測模塊10，記錄下所有掃描數據，待對該段標準光柵3的此次掃描完畢，再分析待測光柵4刻劃缺陷和複製缺陷的存在及其位置。本實施方式中所述的脈衝檢測模塊10，記錄下所有掃描數據，待掃描全部完畢，再分析待測光柵4刻劃缺陷和複製缺陷的存在及其位置。本發明裝置的工作流程為首先在裝置上放置好待測光柵4，把信號探測頭I、標準光柵3置於初始位置，第一移位驅動裝置7沿掃描方向移動信號探測頭I的位置，速度可以設定，信號探測頭I記錄下移動過程中的光強信息，信號處理模塊8根據第一移位驅動裝置7的移位信息、從第二移位驅動裝置9得到的標準光柵3的位置信息和信號探測頭I的輸出信息，並通過信號放大和數模轉換等基本處理，得到在標準光柵3長度為L範圍內位置與幅度的關係，並輸出給脈衝檢測模塊10，脈衝檢測模塊10對信號檢測信息進行分析，然後第二移位驅動裝置9移動標準光柵3到新的指定位置，第一移位驅動裝置7調整信號探測頭I至新的初始位置，重複上述的掃描操作，直至完成對待測光柵4的掃描工作，值得提出的是，上面脈衝檢測模塊10對信號檢測信息進行分析可以逐段進行，也可以直到掃描エ作完畢再進行分析，如為逐段分析，那麼相鄰段之間需要有一段重疊的部分，以便得到段與段之間的相位一致性信息。下面對信號檢測數據的分析過程具體說明。結合圖2為掃描得到的一段檢測距離和信號輸出幅值之間的關係曲線，首先通過預先標定的幅值隨相位差改變用公式一表示為A = A。Xcos〔2Xπχ ]+ B。公式一這裡A表不信號處理模塊8的輸出值，A0> B0均為常數，π表不圓周率，T表不標準光柵3的刻線周期，如20微米，X為與相位差等效的位移偏差。首先對所有讀到的點進行平均，得到平均值M，知道相位差平均差用公式ニ表示為
權利要求
1.光柵刻線缺陷檢驗裝置，該裝置包括標準光柵(3)、信號探測頭(I)、第一移位驅動裝置(7)、第二移位驅動裝置(9)、信號處理模塊(8)和脈衝檢測模塊(10);其特徵是， 所述第一移位驅動裝置(7)沿標準光柵(3)的長度掃描方向移動信號探測頭(1)，所述信號探測頭(I)記錄調製後的光強信息，第二移位驅動裝置(9)用於驅動標準光柵(3)的移動位置，所述信號處理模塊(8)接收第一移位驅動裝置(7)的位移信息、信號探測頭(I)輸出的光強信息和第二移位驅動裝置(9)輸出的標準光柵(3)的位置信息；並將所述位置信息進行信號放大和數模轉換處理，輸出至脈衝檢測模塊(10)； 所述脈衝檢測模塊(10)對接收的信號進行檢測，分析待測光柵(4)刻線缺陷的位置信 O
2.根據權利要求I所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置，其特徵在於，所述的信號探測頭(I)包括光源(5)、光學系統(6)和信號檢測晶片(2),光源(5)發出的光信號經光學系統(6)轉化為準直光，信號檢測晶片(2)用於檢測經待測光柵(4)和標準光柵(3)調製後的光強信息。
3.根據權利要求I所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置，其特徵在於，所述脈衝檢測模塊(10)通過信號幅值計算各個位置點之間的相位差。
全文摘要
光柵刻線缺陷檢驗裝置，涉及一種光柵刻線缺陷檢驗裝置，解決現有光柵尺製造過程中主尺存在汙點和前後相位不一致等情況，靠人工無法完成光柵尺檢驗的問題，本發明的第一移位驅動裝置驅動信號探測頭沿檢測方向運動，信號探測頭檢測到光源發出的，並被待測光柵和標準光柵調製的光，並由光電探測器轉化為電信號，由信號處理模塊進行放大處理和模數轉換，最後由脈衝檢測模塊通過脈衝信號檢測刻劃缺陷和複製缺陷的存在及其位置，第二移位驅動裝置移動標準光柵位置，重複以上處理，直到檢測完畢，本發明用於測量長度的光柵尺的長光柵的缺陷和刻線均勻性檢測和相位一致性檢測。
文檔編號G01B11/02GK102628811SQ20121008849
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者喬棟, 吳宏聖, 孫強, 張吉鵬, 曾琪峰, 甘澤龍 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所