專利名稱：光柵刻線缺陷檢驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光柵尺刻線缺陷檢驗裝置。
背景技術(shù)：
要實現(xiàn)光柵位移傳感器高精度測量的首要任務(wù)是保證標(biāo)準(zhǔn)光柵的刻劃和復(fù)制精度，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；復(fù)制過程中存在由于環(huán)境潔凈程度不高造成的污點，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(yán)重影響最后光柵尺的精度。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復(fù)制后，由于數(shù)據(jù)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，前后相位不一致是用肉眼觀測無法做到的，如果能制作特定的檢測設(shè)備，利用有效的檢測手段，自動對光柵尺主尺上存在的污點和前后相位不一致進行記錄，那么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(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有光柵尺制造過程中主尺存在污點和前后相位不一致等情況，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(biāo)準(zhǔn)光柵、信號探測頭、第一移位驅(qū)動裝置、第二移位驅(qū)動裝置、信號處理模塊和脈沖檢測模塊；所述第一移位驅(qū)動裝置沿標(biāo)準(zhǔn)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(diào)制后的光強信息，第二移位驅(qū)動裝置用于驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)光柵的移動位置，所述信號處理模塊接收第一移位驅(qū)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(qū)動裝置輸出的標(biāo)準(zhǔn)光柵的位置信息；并將所述位置信息進行信號放大和數(shù)模轉(zhuǎn)換處理，輸出至脈沖檢測模塊；所述脈沖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(fā)明的有益效果本發(fā)明提供ー種原理簡單，能有效檢測污點和相位不一致的裝置。本發(fā)明所述的裝置自動記錄下待測光柵尺的性能，從而快速準(zhǔn)確的判斷待測光柵尺是否滿足生產(chǎn)的要求。


圖I為本發(fā)明所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置中脈沖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(fā)明所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置中脈沖檢測模塊檢測相位偏差隨距離變化示意圖；圖4為本發(fā)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)光柵3、信號探測頭I、第一移位驅(qū)動裝置7、第二移位驅(qū)動裝置9、信號處理模塊8、脈沖檢測模塊10，信號探測頭I進ー步包括光源5、光學(xué)系統(tǒng)6、信號檢測芯片2。第一移位驅(qū)動裝置7，驅(qū)動信號探測頭I移動位置；第二移位驅(qū)動裝置9驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)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(qū)動裝置7、第二移位驅(qū)動裝置9得到的信息進行變換處理；脈沖檢測模塊10用于分析計算待測光柵4的相位分布；標(biāo)準(zhǔn)光柵3是用于檢測待測光柵的標(biāo)準(zhǔn)部件，其具有較高的刻線精度，通常是通過標(biāo)準(zhǔn)檢驗合格的標(biāo)準(zhǔn)光柵，其柵距與待測光柵的目標(biāo)柵距相等，其黒白比偏差也是檢驗合格的，標(biāo)準(zhǔn)光柵3的質(zhì)量決定了檢測的精度。該光源5可為激光二極管,發(fā)出相干光。光學(xué)系統(tǒng)6將光源發(fā)出的光線轉(zhuǎn)化成準(zhǔn)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(qū)動裝置7控制，第一移位驅(qū)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(fā)出的，并被待測光柵4、標(biāo)準(zhǔn)光柵3調(diào)制的光信號，并轉(zhuǎn)化為電信號，由信號處理模塊8進行放大處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后由脈沖檢測模塊10通過脈沖信號檢測刻劃缺陷和復(fù)制缺陷的存在及其位置，然后通過第二移位驅(qū)動裝置9改變標(biāo)準(zhǔn)光柵3的位置，重復(fù)以上處理，直到檢測完畢。當(dāng)信號探測頭I掃描完畢，第一移位驅(qū)動裝置7和第二移位驅(qū)動裝置9將分別調(diào)整信號探測頭I和標(biāo)準(zhǔn)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。信號檢測芯片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沖檢測模塊10，記錄下所有掃描數(shù)據(jù)，待對該段標(biāo)準(zhǔn)光柵3的此次掃描完畢，再分析待測光柵4刻劃缺陷和復(fù)制缺陷的存在及其位置。本實施方式中所述的脈沖檢測模塊10，記錄下所有掃描數(shù)據(jù)，待掃描全部完畢，再分析待測光柵4刻劃缺陷和復(fù)制缺陷的存在及其位置。本發(fā)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(biāo)準(zhǔn)光柵3置于初始位置，第一移位驅(qū)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(shè)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(jù)第一移位驅(qū)動裝置7的移位信息、從第二移位驅(qū)動裝置9得到的標(biāo)準(zhǔn)光柵3的位置信息和信號探測頭I的輸出信息，并通過信號放大和數(shù)模轉(zhuǎn)換等基本處理，得到在標(biāo)準(zhǔn)光柵3長度為L范圍內(nèi)位置與幅度的關(guān)系，并輸出給脈沖檢測模塊10，脈沖檢測模塊10對信號檢測信息進行分析，然后第二移位驅(qū)動裝置9移動標(biāo)準(zhǔn)光柵3到新的指定位置，第一移位驅(qū)動裝置7調(diào)整信號探測頭I至新的初始位置，重復(fù)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，上面脈沖檢測模塊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，那么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(shù)據(jù)的分析過程具體說明。結(jié)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(guān)系曲線，首先通過預(yù)先標(biāo)定的幅值隨相位差改變用公式一表示為A = A。Xcos〔2Xπχ ]+ B。公式一這里A表不信號處理模塊8的輸出值，A0> B0均為常數(shù)，π表不圓周率，T表不標(biāo)準(zhǔn)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(quán)利要求
1.光柵刻線缺陷檢驗裝置，該裝置包括標(biāo)準(zhǔn)光柵(3)、信號探測頭(I)、第一移位驅(qū)動裝置(7)、第二移位驅(qū)動裝置(9)、信號處理模塊(8)和脈沖檢測模塊(10);其特征是， 所述第一移位驅(qū)動裝置(7)沿標(biāo)準(zhǔn)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(diào)制后的光強信息，第二移位驅(qū)動裝置(9)用于驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)光柵(3)的移動位置，所述信號處理模塊(8)接收第一移位驅(qū)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(qū)動裝置(9)輸出的標(biāo)準(zhǔn)光柵(3)的位置信息；并將所述位置信息進行信號放大和數(shù)模轉(zhuǎn)換處理，輸出至脈沖檢測模塊(10)； 所述脈沖檢測模塊(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(jù)權(quán)利要求I所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置，其特征在于，所述的信號探測頭(I)包括光源(5)、光學(xué)系統(tǒng)(6)和信號檢測芯片(2),光源(5)發(fā)出的光信號經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)(6)轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)直光，信號檢測芯片(2)用于檢測經(jīng)待測光柵(4)和標(biāo)準(zhǔn)光柵(3)調(diào)制后的光強信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光柵刻線缺陷檢驗裝置，其特征在于，所述脈沖檢測模塊(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(xiàn)有光柵尺制造過程中主尺存在污點和前后相位不一致等情況，靠人工無法完成光柵尺檢驗的問題，本發(fā)明的第一移位驅(qū)動裝置驅(qū)動信號探測頭沿檢測方向運動，信號探測頭檢測到光源發(fā)出的，并被待測光柵和標(biāo)準(zhǔn)光柵調(diào)制的光，并由光電探測器轉(zhuǎn)化為電信號，由信號處理模塊進行放大處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后由脈沖檢測模塊通過脈沖信號檢測刻劃缺陷和復(fù)制缺陷的存在及其位置，第二移位驅(qū)動裝置移動標(biāo)準(zhǔn)光柵位置，重復(fù)以上處理，直到檢測完畢，本發(fā)明用于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(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者喬棟, 吳宏圣, 孫強, 張吉鵬, 曾琪峰, 甘澤龍 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所