[发明专利]面向微装配的亚微米精度同轴共焦对准检测方法与装置

摘要

本发明涉及一种面向微装配的亚微米精度同轴共焦对准检测方法与装置。该方法采用基于棱镜的同轴对准激光共聚焦检测实现目标零件和基体零件的实时共像检测，将激光共聚焦高精度检测引入微器件的高精度对准检测过程中，检测精度突破传统显微光学成像衍射极限，能够实现检测精度优于1微米。同轴对准棱镜结构的设计是保证激光共聚焦检测目标零件和基体零件相对位置误差的关键。采用等腰直角三角棱镜的两次反射实现目标零件和基体零件在激光共聚焦像平面的共像，为微器件的装配对准过程的相对位置误差的检测计算提供保证。结合高精度的基体零件夹持精确调整平台和目标零件夹持机械直线位移台，该检测系统可以实现亚微米精度的装配对准精度。

主权项

一种面向微装配的亚微米精度同轴共焦对准检测装置，其特征在于，该装置包括同轴光学检测棱镜、棱镜夹持器、棱镜误差调整模块、激光共聚焦测量显微镜、控制计算机五个部分，所述同轴光学检测棱镜选用两块相同的等腰直角三角棱镜A和B，在等腰直角三角棱镜A的两个直角面镀全反射膜，等腰直角三角棱镜B的斜面镀全反射膜，反射膜选择针对激光光源波段的全反射膜；等腰直角三角棱镜的误差调整采用6自由度高精度直线位移台、偏转角度和水平角度调整台，通过棱镜夹持器与支撑杆和棱镜调整机构刚性连接，六个自由度实现等腰直角三角棱镜的全方位调整；激光共聚焦测量显微镜固定在二维直线位移台上，实现激光共聚焦在水平和竖直方向的调整，激光共聚焦的测头在竖直方向的运动保证了对于在垂直方向有高度差的零件能够保证有效的检测；两个等腰直角三角棱镜A和B的边长为5mm，目标零件C和基体零件D分别位于等腰直角三角棱镜A的上方和下方，在进行装配对准操作开始前须对目标零件C和基体零件D进行水平度的初始校准，目标零件C和基体零件D经过等腰直角三角棱镜B的反射之后在激光共聚焦的像平面可以获得目标零件C和基体零件D的图像，通过棱镜夹持器及棱镜误差调整模块，使得等腰直角三角棱镜A和B采用一面定位，一面挤压夹紧的方法来进行固定，由此构成激光共聚焦反射检测光路，且光路的设计必须保证目标零件和基体零件符合激光共聚焦测量显微镜的有效工作距离要求。