[发明专利]一种利用小孔衍射波进行待测件定位的装置及方法

权利要求书

1.一种利用小孔衍射波进行待测件定位的装置，其特征在于，包括：

激光器(1)、滤波孔(2)、第一聚光镜(3)、空间滤波器(4)、扩束镜(5)、λ/2波片(6)、λ/4波片(7)、衰减片(8)、第二聚光镜(9)、掩模版(10)、待测件(11)、平移台(12)、转台(13)、第三聚光镜(14)、探测器(15)和计算机(16)；其中：滤波孔(2)放置在激光器(1)的出光口，第一聚光镜(3)放置在滤波孔(2)和空间滤波器(4)中间，滤波孔(2)放置的位置为物面位置，空间滤波器(4)放置在像面位置；空间滤波器(4)同时放置在扩束镜(5)的前焦点，λ/2波片(6)、λ/4波片(7)依次放置在扩束镜(5)后面，其中滤波孔(2)、第一聚光镜(3)、空间滤波器(4)、扩束镜(5)、λ/2波片(6)、λ/4波片(7)的中心都在同一光轴上，λ/2波片(6)、λ/4波片(7)平行于扩束镜(5)，衰减片(8)、第二聚光镜(9)与λ/4波片(7)同一光轴，第二聚光镜(9)放置在衰减片(8)后面，掩模版(10)固定在待测件(11)侧面，待测件(11)放置在平移台(12)上面，平移台(12)放置在转台(13)上面，探测器(15)放在第三聚光镜(14)后面；计算机(16)与探测器(15)连接；

激光器(1)，用于发出激光作为照明光源；

滤波孔(2)，利用衍射效应用于将激光发出的光散射；

第一聚光镜(3)，用于收集滤波孔发出的散射光；

空间滤波器(4)，用于将聚光镜收集的光过滤掉杂散光；

扩束镜(5)，用于将空间滤波器过滤的点光源的光变为平行光；

λ/2波片(6)，用于旋转激光光源的偏振方向；

λ/4波片(7)，用于和λ/2波片结合来调节产生圆偏振光；

衰减片(8)，用于改变光束的光强；

第二聚光镜(9)，用于将光束缩束到掩模版(10)上的小孔上；

掩模版(10)，包含小孔或小孔阵列，上面小孔镀反射膜用于反射光；同时根据小孔的位置，定位待测件位置；

待测件(11)：是光学件或者是机械件，或金属件、塑料件；

平移台(12)，用于放置待测件，同时控制待测件的平动；

转台(13)，用于控制待测件的转动；

第三聚光镜(14)，用于将反射后的光投射到CCD探测器(15)上，计算机(16)与探测器(14)连接，计算机(16)存储并处理探测器(15)记录的光强信息。

2.根据权利要求1所述利用小孔衍射波进行待测件定位的装置，其特征在于：所述激光器(1)、滤波孔(2)、第一聚光镜(3)、空间滤波器(4)、扩束镜(5)、λ/2波片(6)、λ/4波片(7)、衰减片(8)、第二聚光镜(9)能够集成在一个测试装置内，外加控制单元可以控制装置在空间内移动和旋转。

3.根据权利要求1所述利用小孔衍射波进行待测件定位的装置，其特征在于：所述掩模版(10)包含小孔或小孔阵列，可以用于定位或测量。

4.根据权利要求1所述利用小孔衍射波进行待测件定位的装置，其特征在于：所述第三聚光镜(14)、探测器(15)能够集成在一个装置中，外加控制单元能够控制装置在空间进行移动和旋转。

5.根据权利要求1所述利用小孔衍射波进行待测件定位的装置，其特征在于：所述平移台(12)用于控制待测镜平动或倾斜，能够同时在三维(x,y,z)方向移动，在二维(xz,yz)方向倾斜，或者能够单独在一维方向移动，是直线导轨的组合，或者其他有五维运动能力的机构。

6.根据权利要求1所述利用小孔衍射波进行待测件定位的装置，其特征在于：所述转台(13)能够使待测件(11)旋转任意角度，同时可以带有编码功能。

7.根据权利要求1所述利用小孔衍射波进行待测件定位的装置，其特征在于：所述待测件(11)含有工装，工装能够固定掩模版(10)。

8.一种利用小孔衍射波进行待测件定位的方法，该方法利用权利要求1所述利用小孔衍射波进行待测件定位的装置，其特征在于：待测件侧面固定掩模版(10)，通过小孔周围反射光的光强变化判断待测件(11)的对准情况，通过标定掩模版(10)上小孔的位置，得到待测件(11)在平移台(12)上的相对位置信息，具体检测步骤如下：

第一步：标定掩模版和待测件对应的位置关系，即掩模版上小孔对应待测件面上的位置；

第二步：将待测件(11)放置在平移台(12)上，掩模版(10)固定在待测件工装侧面，激光器(1)发射的光经过滤波孔(2)，光束发散后经过第一聚光镜(3)，第一聚光镜(3)会聚光到一个空间滤波器(4)，滤掉杂光，再经过一个扩束镜(5)进行扩束，扩束过的激光经过一个λ/2波片(6)，旋转激光的偏振方向，再通过一个λ/4波片(7)将线偏振光转换为圆偏振光，圆偏振光经过衰减片(8)调节光强后经第二聚光镜(9)照射到掩模版(10)上；

第三步：调整平移台(12)的倾斜与位移，使待测件(11)放置在正确的位置；

第四步：利用平移台(12)控制待测件(11)的运动，根据探测器(15)记录的光强变化，计算待测件(11)位移或距离。