[发明专利]长光栅微密线纹测量系统及方法

摘要

本发明公开一种长光栅微密线纹测量系统及方法，系统主要包括运动台(14)、激光干涉测长子系统(13)、信号处理及结果显示子系统和光电显微镜子系统(11)。其关键技术特征为测量信号的高速同步采集以及干涉测长电信号与刻线电信号的关联处理，以消除测量速度对于测量结果的影响。稳频激光源作为干涉光源使得测量结果可以直接溯源到激光标准波长，提高了测量精度。采用双向测量、数据拼接的方法解决了长工作距离下显微镜低倍率时起始端刻线信号失真致单向无法完成测量的问题，测量是运动台运动下的动态扫描测量，可以实现快速测量，有效解决了尺寸达几百毫米较大长度的长光栅微密线纹的测量问题。

主权项

长光栅微密线纹测量系统，包括运动台(14)，其特征在于，还包括用于获取干涉测长电信号的激光干涉测长子系统(13)、用于获取刻线电信号的光电显微镜子系统(11)以及信号处理及结果显示子系统，其中：所述光电显微镜子系统(11)包括分光片(114)、狭缝片(112)、光电倍增管(113)和线纹电信号预处理电路(115)，所述分光片(114)设置在显微镜成像位置的前端，用于将线纹成像光束分为透射和反射两路输出，所述光电显微镜子系统(11)具有能够通过所述分光片(114)透射出的线纹成像光束进行成像的图像接收CCD(111)，具有能够通过所述分光片(114)反射出的线纹成像光束成像在其上的所述狭缝片(112)，所述狭缝片(112)具有能够与线纹图像宽度相适应的狭缝(1121)，所述光电倍增管(113)与所述分光片(114)分别位于所述狭缝片(112)进出光两侧用于将穿过所述狭缝片(112)狭缝(1121)的线纹图像转换为线纹电信号，所述线纹电信号预处理电路(115)用于对所述线纹电信号预处理；所述激光干涉测长子系统(13)具有用于对所述干涉测长电信号预处理的干涉测长电信号预处理电路(134)；信号处理及结果显示子系统，包括信号采集模块、数据处理模块和显示模块，所述信号采集模块与所述线纹电信号预处理电路(115)和所述干涉测长电信号预处理电路(134)均相连，用于同步采集两者预处理后的信号；所述数据处理模块包括第一处理模块和第二处理模块，所述第一处理模块用于将预处理后的所述线纹电信号和干涉测长电信号实施数模转换处理和关联处理，所述关联处理将以时间为横轴的线纹数字信号通过与所述干涉测长数字信号的关联转换得到以干涉测长数字信号所代表的长度值为横轴的线纹数字信号；第二处理模块，通过以干涉测长数字信号所代表的长度值为横轴的线纹数字信号，计算线间距及线间距偏差，所述线间距偏差是两条线纹的实际间距值与设计值之差；所述显示模块与所述图像接收CCD(111)和所述第二处理模块均相连，用于显示所述线间距、线间距偏差和所述图像接收CCD(111)获取的CCD线纹图像；所述狭缝片(112)为圆形片，其上设置有多条径向延伸且宽度为一系列均不相等的狭缝(1121)，所有狭缝(1121)按照宽度逐渐增大或逐渐减小的顺序分布。