用于光學(xué)測(cè)量裝置的校正設(shè)備及校正方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于光學(xué)測(cè)量裝置的校正設(shè)備及校正方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年3月28日提交的日本申請(qǐng)N0.2014-068612的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容明確地通過(guò)引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于通過(guò)光束掃描對(duì)測(cè)量對(duì)象物進(jìn)行測(cè)量的光學(xué)測(cè)量裝置的校正設(shè)備及校正方法。
【背景技術(shù)】
[0004]該類(lèi)型的光學(xué)測(cè)量裝置包括光束掃描部和光接收部，在光束掃描部和光接收部之間配置有光束掃描區(qū)域。測(cè)量對(duì)象物被放置于該掃描區(qū)域，該掃描區(qū)域被由光束掃描部發(fā)出的光束反復(fù)掃描，穿過(guò)該掃描區(qū)域的透過(guò)光束被光接收部接收。通過(guò)對(duì)光束被遮擋的時(shí)間量進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)對(duì)測(cè)量對(duì)象物的直徑等進(jìn)行測(cè)量。
[0005]然而，在上述光學(xué)測(cè)量裝置的情況中，由于光學(xué)系統(tǒng)誤差和掃描驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)誤差，并且掃描速度取決于測(cè)量位置而變化，所以難以以恒定的速度使來(lái)自光束掃描部的光束精確地掃描。因此，為了獲得更精確的測(cè)量結(jié)果，優(yōu)選使用為每個(gè)位置確定的校正數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供用于光學(xué)測(cè)量裝置的校正設(shè)備及校正方法，其能夠適當(dāng)?shù)匦Ｕ郎y(cè)量結(jié)果并在短的循環(huán)時(shí)間內(nèi)獲得校正數(shù)據(jù)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于光學(xué)測(cè)量裝置的校正設(shè)備為來(lái)自光學(xué)測(cè)量裝置的光束的每個(gè)掃描位置獲得校正數(shù)據(jù)，所述光學(xué)測(cè)量裝置包括光束掃描部和光接收部，所述光束掃描部用光束掃描放置測(cè)量對(duì)象物用的測(cè)量區(qū)域(測(cè)量區(qū))，所述光接收部接收來(lái)自所述測(cè)量區(qū)的透過(guò)光束。所述校正設(shè)備包括:透光性的刻度尺，其具有以預(yù)定節(jié)距配置的刻度標(biāo)記；和支撐臺(tái)，其構(gòu)造成以所述刻度標(biāo)記的配置方向?yàn)樗龉馐膾呙璺较虻姆绞綄⑺隹潭瘸甙惭b于所述測(cè)量區(qū)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于光學(xué)測(cè)量裝置的校正方法是一種用于光學(xué)測(cè)量裝置的校正方法，所述光學(xué)測(cè)量裝置包括光束掃描部和光接收部，所述光束掃描部用光束掃描放置測(cè)量對(duì)象物用的測(cè)量區(qū)，所述光接收部接收來(lái)自所述測(cè)量區(qū)的透過(guò)光束，所述校正方法包括:將具有以預(yù)定節(jié)距配置的刻度標(biāo)記的透光性的刻度尺配置在所述測(cè)量區(qū)中，使得所述刻度標(biāo)記的配置方向?yàn)樗龉馐膾呙璺较?；用所述光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)量所述刻度標(biāo)記的節(jié)距；并且基于所述光學(xué)測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果與所述刻度尺的預(yù)定節(jié)距之間的差計(jì)算用于校正所述光學(xué)測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果的校正數(shù)據(jù)。
[0009]本發(fā)明提供用于光學(xué)測(cè)量裝置的校正設(shè)備及校正方法，其能夠適當(dāng)?shù)匦Ｕ郎y(cè)量結(jié)果的誤差并在短的循環(huán)時(shí)間內(nèi)獲得校正數(shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]在如下的詳細(xì)描述中，通過(guò)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的非限定性示例的方式參照已注明的多個(gè)附圖進(jìn)一步地描述本發(fā)明，其中，在附圖中的幾個(gè)視圖中用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)記相似的部件，其中:
[0011]圖1是光學(xué)測(cè)量裝置的功能框圖；
[0012]圖2是光學(xué)測(cè)量裝置的測(cè)量部的外觀圖；
[0013]圖3示出了對(duì)光學(xué)測(cè)量裝置中的測(cè)量誤差的產(chǎn)生起作用的因素；
[0014]圖4A和圖4B示出了根據(jù)比較例的光學(xué)測(cè)量裝置的校正方法；
[0015]圖5是用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)測(cè)量裝置的校正設(shè)備的外觀圖；以及
[0016]圖6示出了用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)測(cè)量裝置的校正方法。
【具體實(shí)施方式】
[0017]這里示出的細(xì)節(jié)僅作為示例且僅用于本發(fā)明的實(shí)施方式的說(shuō)明性討論的目的，并且為提供被認(rèn)為是本發(fā)明的原理和概念方面的最有用的且容易理解的描述而呈現(xiàn)。在這方面，沒(méi)有試圖詳細(xì)地示出本發(fā)明的對(duì)本發(fā)明的基本理解不必要的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，結(jié)合附圖進(jìn)行描述使在實(shí)踐中如何實(shí)施本發(fā)明的形式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)。
[0018]以下，參照附圖描述用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)測(cè)量裝置的校正設(shè)備和校正方法。
[0019]作為描述用于光學(xué)測(cè)量裝置的校正設(shè)備和校正方法的前提，首先，提供對(duì)光學(xué)測(cè)量裝置的概要描述。
[0020]圖1是光學(xué)測(cè)量裝置的示例性功能框圖。圖2是光學(xué)測(cè)量裝置的測(cè)量部的外觀的一個(gè)示例。
[0021]光學(xué)測(cè)量裝置包括測(cè)量部100和控制部200，控制部200使用從測(cè)量部100獲得的信號(hào)計(jì)算測(cè)量對(duì)象物W的各種尺寸。
[0022]測(cè)量部100包括光束掃描部110、光接收部120和連接部130。光束掃描部110輸出掃描測(cè)量對(duì)象物W的光束。光接收部120接收從由光束掃描部110射出并且通過(guò)了測(cè)量對(duì)象物W的光束中獲得的透過(guò)光束。連接部130以預(yù)定間隔連接光束掃描部110和光接收部120。限定在光束掃描部110和光接收部120之間的、由連接部130固定的區(qū)域?yàn)闇y(cè)量區(qū)域140，該測(cè)量區(qū)域140包括測(cè)量對(duì)象物W被放置并被掃描的掃描區(qū)域。
[0023]測(cè)量部100的光束掃描部110具有激光光源111、鏡112、多面鏡113、馬達(dá)114、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路115、馬達(dá)同步電路116、準(zhǔn)直透鏡117和復(fù)位用光檢測(cè)器118。測(cè)量部100的光接收部120具有聚光透鏡121、測(cè)量用光檢測(cè)器122和放大器123。
[0024]控制部200具有CPU 201、邊緣檢測(cè)電路202、門(mén)電路203、計(jì)數(shù)器204、諸如ROM或RAM等的存儲(chǔ)器205和向測(cè)量部100的馬達(dá)同步電路116和門(mén)電路203輸出時(shí)鐘脈沖CLK的時(shí)鐘發(fā)生電路206。CPU 201和邊緣檢測(cè)電路202、門(mén)電路203、計(jì)數(shù)器204、存儲(chǔ)器205以及時(shí)鐘發(fā)生電路206經(jīng)由總線207連接。
[0025]具有上述構(gòu)造的光學(xué)測(cè)量裝置的操作原理如下。測(cè)量部100的激光光源111輸出激光束LI。所輸出的激光束LI被鏡112反射并接著射至多面鏡113。多面鏡113被馬達(dá)114轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)，這將激光束LI轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)掃描束L2O在此方面，馬達(dá)114被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路115中基于同步信號(hào)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)。同步信號(hào)是在馬達(dá)同步電路116中基于時(shí)鐘脈沖CLK產(chǎn)生的。接下來(lái)，轉(zhuǎn)動(dòng)掃描束L2被進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成具有恒定速度和窄化的束徑的平行掃描束L3 (光束)。平行掃描束L3被以與多面鏡113的轉(zhuǎn)動(dòng)連動(dòng)地掃描測(cè)量區(qū)域140 (放置有測(cè)量對(duì)象物W的地方)的方式射出；然后，平行掃描束L3穿過(guò)聚光透鏡121并進(jìn)入測(cè)量用光檢測(cè)器122。測(cè)量用光檢測(cè)器122的輸出(掃描信號(hào))被放大器123放大并接著輸入至控制部200的邊緣檢測(cè)電路202。
[0026]輸入至控制部200的邊緣檢測(cè)電路202的掃描信號(hào)SI以例如50%的閾值進(jìn)行格式化，并接著作為邊緣檢測(cè)信號(hào)S2輸入至門(mén)電路203。在門(mén)電路203中，通過(guò)基于輸入的邊緣檢測(cè)信號(hào)S2對(duì)時(shí)鐘脈沖CLK進(jìn)行門(mén)控產(chǎn)生門(mén)信號(hào)S3并接著將門(mén)信號(hào)S3輸入至計(jì)數(shù)器204。在計(jì)數(shù)器204中，對(duì)所輸入的門(mén)信號(hào)S3的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在CPU 201中，執(zhí)行使用脈沖計(jì)數(shù)的計(jì)算處理，并計(jì)算出作為測(cè)量對(duì)象物W的直徑等的測(cè)量值。由于測(cè)量區(qū)域140被平行掃描束L3反復(fù)掃描，所以CPU 201計(jì)算多個(gè)測(cè)量值；然而，通過(guò)對(duì)這些測(cè)量值取平均來(lái)獲得最終的測(cè)量結(jié)果。
[0027]復(fù)位用光檢測(cè)器118設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)掃描束L2的有效掃描范圍之外并檢測(cè)一次掃描的開(kāi)始或結(jié)束。作為復(fù)位用光檢測(cè)器118的輸出的復(fù)位信號(hào)RST被輸出至控制部200的門(mén)電路203并被用作使門(mén)電路203復(fù)位的定時(shí)器。
[0028]接下來(lái)，描述對(duì)光學(xué)測(cè)量裝置中的測(cè)量誤差的產(chǎn)生起作用的因素。圖3示出了對(duì)光學(xué)測(cè)量裝置中的測(cè)量誤差的產(chǎn)生起作用的因素。圖3示出了設(shè)置于測(cè)量區(qū)域并沿平行掃描束L3的掃描方向以等間隔D分隔開(kāi)的銷(xiāo)規(guī)(pingauge)的測(cè)量，各銷(xiāo)規(guī)均具有與間隔D的長(zhǎng)度相等的外徑。
[0029]在圖3所示的情況中，理想地，對(duì)于所有銷(xiāo)規(guī)，光學(xué)測(cè)量裝置應(yīng)該獲得相同尺寸的