光学位置检测装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109443210A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811522210.1(22)申请日2018.12.13(71)申请人苏州亿拓光电科技有限公司地址215000江苏省苏州市苏州工业园区苏州大道东381号商旅大厦6幢903室(72)发明人胡进陈铭勇(74)专利代理机构苏州谨和知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32295代理人仲崇明(51)Int.Cl.G01B11/00(2006.01)G01B9/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称光学位置检测装置和方法(57)摘要本申请公开了一种光学位置检测装置，该装置包括：检测光源以及沿检测光源的成像光路依次设置的光阑、投影镜组、成像放大镜组和探测器，其中，检测光源为点光源或线光源；投影镜组，将来自光阑的光束以一定倾角入射在工件的待测表面；成像放大镜组，可将待测表面的反射光束进行2级放大成像后入射至探测器。本申请还公开了一种光学位置检测方法。本发明的检测装置和方法，采用独立的成像光路，边缘轮廓更清晰，检测精度更高，同时可采用不同角度的斜入射方式，可以避开其它光路占据的空间位置，而且装置简单可靠，成本低廉，可以将工件表面的位置变化放大30～160倍，可以实现亚微米级的位置检测。CN109443210ACN109443210A权利要求书1/1页1.一种光学位置检测装置，其特征在于，包括检测光源以及沿检测光源的成像光路依次设置的光阑、投影镜组、成像放大镜组和探测器，其中，检测光源为点光源或线光源；投影镜组，将来自光阑的光束以一定倾角入射在工件的待测表面；成像放大镜组，可将待测表面的反射光束进行放大成像后入射至探测器。2.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于，定义一加工空间，该加工空间位于工件待测表面垂直上方，所述检测光源、光阑、投影镜组、成像放大镜组和探测器均位于所述加工空间外。3.根据权利要求2所述的光学位置检测装置，其特征在于，所述检测光源、光阑、投影镜组位于所述加工空间的一侧，成像放大镜组和探测器位于所述加工空间的另外一侧。4.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于，所述成像放大镜组包括沿成像光路依次设置的第1级放大镜组和第2级放大镜组，所述第2级放大镜组的放大倍率大于第1级放大镜组的放大倍率。5.根据权利要求4所述的光学位置检测装置，其特征在于，所述第1级放大镜组采用物方远心光路。6.根据权利要求4所述的光学位置检测装置，其特征在于，所述第1级放大镜组的放大倍率为3～4倍，优选为3倍。7.根据权利要求4所述的光学位置检测装置，其特征在于，所述第2级放大镜组的放大倍率为5～20倍，优选为6倍。8.根据权利要求4所述的光学位置检测装置，其特征在于，所述第1级放大镜组与待测工件之间设置有第二反射镜；所述投影镜组包括沿成像光路依次设置的透镜/透镜组和第一反射镜。9.根据权利要求1所述的光学位置检测装置，其特征在于，所述光阑为小孔光阑或狭缝光阑。10.一种光学位置检测方法，其特征在于，包括：采用权利要求1至9任一所述的光学检测装置；成像光路在待测工件表面附近投射成实像，该实像以待测工件表面作为镜面形成虚像，该虚像通过成像放大镜组放大后投射至探测器表面；探测器检测虚像的位移变化，并转换成待测工件表面的位移信号。2CN109443210A说明书1/5页光学位置检测装置和方法技术领域[0001]本申请涉及光学加工技术领域，特别是涉及一种光学位置检测装置和方法。背景技术[0002]光学位置检测方法具有非接触、高精度和响应快速等优点，广泛应用于定位控制和产品形貌检测等领域。[0003]现有的光学位置检测方法有多种：共焦法(也称为共轭焦法，多见于激光共焦显微镜)、三角法(在当前商用的激光位移传感器中被广泛采用)、干涉法(例如双频激光干涉仪)、像散法(光驱的伺服聚焦即采用改法，也用于精密光学加工，例如专利201010170978.4)等等。[0004]在特殊的情况下，以上方法难以满足需求。例如：已经有其它光路占据了工件待测位置的正上方，此时光路位置已被侵占，技术方案无法实施。[0005]为了解决光路位置已被侵占的问题，中国专利第201811053107.7号公开了一种光学位置检测装置和方法，其光源采用的是平行光束，提供的棱镜几何放大作用，必须以60度以上掠入射为基础，否则放大倍率大幅降低。而且掠入射有2个明显的缺点：[0006]1、照射面积大，容易受到灰尘和检测表面起伏的影响；[0007]2、工件表面位置上下变化时，检测光线照射的区域随之左右偏移，可能偏离预定的检测位置。发明内容[0008]本发明的目的在于提供一种光学位置检测装置和方法，以克服现有技术