一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)及方法，自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)包括了獨(dú)立地基，第一振動(dòng)測量探頭，主動(dòng)隔振系統(tǒng)，大理石平臺(tái)，第二振動(dòng)測量探頭，第三振動(dòng)測量探頭，調(diào)整架，轉(zhuǎn)臺(tái)，待測鏡架，第四振動(dòng)測量探頭，第一導(dǎo)軌，第二導(dǎo)軌，干涉儀衍架，溫度測量探頭，外殼，干涉儀測量頭，第五振動(dòng)測量頭，計(jì)算機(jī)組成。第一振動(dòng)測量探頭用于測量地面垂直振動(dòng)，第二振動(dòng)測量探頭用于測量水平振動(dòng)，第三振動(dòng)測量探頭用于測量平臺(tái)臺(tái)面垂直振動(dòng)，第四振動(dòng)測量探頭用于測量待測鏡架上振動(dòng)，第五振動(dòng)測量探頭用于測量干涉儀測量頭上垂直振動(dòng)，溫度測量探頭用于測量干涉儀測量頭和待測鏡架之間的溫度。
【專利說明】一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高精度干涉儀表面測量變得越來越重要，不但在傳統(tǒng)的光學(xué)制造領(lǐng)域，而且在像光盤面或者半導(dǎo)體晶體面這樣的新領(lǐng)域。PV值在亞納米范圍的檢測精度要求越來越多。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是近代大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷提高，對(duì)系統(tǒng)的精度要求日益提高。在光刻系統(tǒng)中，越來越短的波長要求我們使用更高精度的光刻物鏡。在這之前我們需要更高精度的檢測技術(shù)來滿足加工及系統(tǒng)集成的需要。光學(xué)面形高精度檢測技術(shù)是極大規(guī)模集成電路及成套設(shè)備制造工藝中關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]高精度面形檢測過程中，檢測環(huán)境起到了至關(guān)重要的作用。高精度測量過程中，振動(dòng)，溫度，氣流波動(dòng)，濕度等環(huán)境因素會(huì)影響測量的重復(fù)性和測量精度。在檢測過程中，需要對(duì)環(huán)境溫度，環(huán)境濕度，環(huán)境振動(dòng)，環(huán)境潔凈度，環(huán)境噪聲，空氣流動(dòng)進(jìn)行控制。
[0004]移相干涉儀對(duì)環(huán)境中的振動(dòng)噪聲敏感，因?yàn)檎駝?dòng)噪聲將使得兩相干光的光程差隨機(jī)變化，探測器獲得的干涉條紋出現(xiàn)抖動(dòng)，變得模糊，條紋的對(duì)比度降低，產(chǎn)生頻率為干涉條紋2倍空間頻率的波紋誤差。
[0005]環(huán)境中的振動(dòng)噪聲主要有通過地表傳播的機(jī)械振動(dòng)和空氣流動(dòng)，振動(dòng)的特征復(fù)雜，振動(dòng)的頻率從幾赫茲到幾千赫茲，振動(dòng)幅度也各不相同?？諝饬鲃?dòng)會(huì)使局部區(qū)域內(nèi)空氣密度不均勻，改變測量波的波前，帶來誤差。為減小空氣流動(dòng)引起的誤差，要求干涉儀放在密閉恒溫室空間內(nèi)，在儀器進(jìn)行高精度測量前，需要等待一段時(shí)間，以使內(nèi)部的溫度平衡和氣流平衡，以減小因溫差和人活動(dòng)帶來的氣流運(yùn)動(dòng)。測試時(shí)室內(nèi)人員不易過多，且不能走動(dòng)，最好是人員事先對(duì)干涉儀進(jìn)行設(shè)置然后離開實(shí)驗(yàn)室，讓干涉儀穩(wěn)定后自動(dòng)進(jìn)行測量，因?yàn)槿说暮粑腕w溫都會(huì)帶來空氣流動(dòng)。為減小機(jī)械振動(dòng)帶來的誤差，要求將干涉儀放在混凝土澆注的地基上，并使用有防震墊的工作臺(tái)(光學(xué)平臺(tái)、大理石平臺(tái)、氣浮墊)，這樣會(huì)大大衰減大幅的震動(dòng)。為減小小幅振動(dòng)的影響，研究人員進(jìn)行大量的研究。
[0006]Pablo D.Rui等人對(duì)光學(xué)平臺(tái)上的振動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究指出，振動(dòng)的幅度與振動(dòng)頻率成反比，振動(dòng)的能量主要集中在100赫茲以下。1996年P(guān).de Groot用簡諧振動(dòng)作為噪聲模型，對(duì)軸向振動(dòng)噪聲的影響進(jìn)行傅里葉分析，并對(duì)振動(dòng)噪聲的影響進(jìn)行數(shù)值模擬，得到誤差RMS與振動(dòng)頻率關(guān)系。
[0007]美國高精度干涉儀制造公司Zygo檢測實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度變化控制在±0.01°，振動(dòng)控制在VC-G水平或更高。
[0008]振動(dòng)對(duì)精密光機(jī)系統(tǒng)有較大影響:
[0009]多種旋轉(zhuǎn)及往復(fù)運(yùn)動(dòng)設(shè)備在工作狀態(tài)下均會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這些振動(dòng)會(huì)對(duì)精密光機(jī)系統(tǒng)造成多種不利影響:1.振動(dòng)會(huì)降低精密儀器的精度，2.數(shù)據(jù)采集重復(fù)性差，3.影響光機(jī)設(shè)備的使用壽命，4.對(duì)有些靈敏的繼電器，振動(dòng)甚至?xí)鹌湔`操作，從而導(dǎo)致事故。[0010]同時(shí)溫度波動(dòng)對(duì)光學(xué)檢測也會(huì)存在較大的影響，玻璃等材料隨著溫度變化會(huì)產(chǎn)生變形，影響檢測精度。同時(shí)測量過程中溫度差會(huì)引起空氣流動(dòng)，影響干涉儀條紋穩(wěn)定性。溫度梯度的存在也會(huì)使空氣折射率發(fā)生變化，使干涉檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。
[0011]根據(jù)高精度檢測國際標(biāo)準(zhǔn)IS017025和CIPM (2009)，溫度和振動(dòng)引起的測量誤差需要加入測量不確定度分析。目前國內(nèi)高精度檢測和國際標(biāo)準(zhǔn)有較大差距，本裝置的實(shí)現(xiàn)有利于提聞檢測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)在檢測過程中能夠自動(dòng)檢測溫度和振動(dòng)變化，來自動(dòng)處理檢測數(shù)據(jù)。
[0013]為達(dá)成所述目的，本發(fā)明提供一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)，包括:獨(dú)立地基、第一振動(dòng)測量探頭、主動(dòng)隔振系統(tǒng)、大理石平臺(tái)、第二振動(dòng)測量探頭、調(diào)整架、第三振動(dòng)測量探頭、轉(zhuǎn)臺(tái)、待測鏡架、第四振動(dòng)測量探頭、第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、干涉儀衍架、溫度測量探頭、外殼、干涉儀測量頭、第五振動(dòng)測量頭和計(jì)算機(jī)；其中:獨(dú)立地基上放置主動(dòng)隔振系統(tǒng)和第一振動(dòng)測量探頭；主動(dòng)隔振系統(tǒng)上放置大理石平臺(tái)，大理石平臺(tái)上面放置調(diào)整架，第二振動(dòng)測量探頭放置在大理石平臺(tái)側(cè)面；調(diào)整架上方放置轉(zhuǎn)臺(tái)，第三振動(dòng)測量探頭放置在大理石平臺(tái)臺(tái)面上；待測鏡架放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上，第四振動(dòng)測量探頭放置在待測鏡架邊上，干涉儀衍架固定在大理石平臺(tái)上，第一導(dǎo)軌固定在干涉儀衍架一側(cè)，第二導(dǎo)軌固定在第一導(dǎo)軌上，溫度測量探頭固定在第二導(dǎo)軌上，外殼固定在大理石平臺(tái)上，干涉儀測量頭固定在干涉儀衍架上，第五振動(dòng)測量探頭固定在干涉儀測量頭邊上，計(jì)算機(jī)與主動(dòng)隔振系統(tǒng)、第一振動(dòng)測量探頭、第二振動(dòng)測量探頭、第三振動(dòng)測量探頭、第四振動(dòng)測量探頭、第五振動(dòng)測量探頭、溫度測量探頭、調(diào)整架、轉(zhuǎn)臺(tái)、第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、干涉儀測量頭相連；
[0014]獨(dú)立地基:用于隔離地面振動(dòng)；
[0015]第一振動(dòng)測量探頭:用于測量地面垂直振動(dòng)；
[0016]主動(dòng)隔振系統(tǒng):用于進(jìn)一步隔離地面振動(dòng)；
[0017]大理石平臺(tái):用于放置各種測量設(shè)備及配件；
[0018]第二振動(dòng)測量探頭:用于測量大理石平臺(tái)水平振動(dòng)；
[0019]調(diào)整架:用于調(diào)整待測鏡架的狀態(tài)；
[0020]第三振動(dòng)測量探頭:用于測量大理石平臺(tái)臺(tái)面垂直振動(dòng)；
[0021]轉(zhuǎn)臺(tái):用于轉(zhuǎn)動(dòng)待測鏡架；
[0022]待測鏡架:用于放置待測鏡；
[0023]第四振動(dòng)測量探頭:用于測量待測鏡架上的垂直振動(dòng)；
[0024]第一導(dǎo)軌:用于控制溫度測量探頭的垂直方向移動(dòng)；
[0025]第二導(dǎo)軌:固定在第一導(dǎo)軌上，用于控制溫度測量探頭的水平方向移動(dòng)；
[0026]干涉儀衍架:用于固定干涉儀測量頭和第一導(dǎo)軌；
[0027]溫度測量探頭:用于測量干涉儀測量頭和待測鏡架之間的溫度變化；
[0028]外殼:用于保持殼內(nèi)的溫度和氣流的穩(wěn)定；
[0029]干涉儀測量頭:用于干涉測量待測鏡面形；
[0030]第五振動(dòng)測量探頭:用于測量干涉儀測量頭上的垂直振動(dòng)；[0031]計(jì)算機(jī):與主動(dòng)隔振系統(tǒng)、第一振動(dòng)測量探頭、第二振動(dòng)測量探頭、第三振動(dòng)測量探頭、第四振動(dòng)測量探頭、第五振動(dòng)測量探頭、溫度測量探頭、調(diào)整架、轉(zhuǎn)臺(tái)、第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌相連，控制這些設(shè)備的運(yùn)動(dòng)或進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0032]其中，第一振動(dòng)測量探頭、第二振動(dòng)測量探頭、第三振動(dòng)測量探頭和第五振動(dòng)測量探頭均為加速度計(jì)或位移計(jì)，并均通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。
[0033]其中，第四振動(dòng)測量探頭為加速度計(jì)或位移計(jì)，或激光干涉測量探頭，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。
[0034]其中，所述第一導(dǎo)軌固定在干涉儀衍架上、第二導(dǎo)軌固定在第一導(dǎo)軌上，第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌通過計(jì)算機(jī)控制溫度測量探頭的垂直和水平運(yùn)動(dòng)，第一導(dǎo)軌采用機(jī)械導(dǎo)軌或氣吸浮導(dǎo)軌，第二導(dǎo)軌可以伸縮。
[0035]其中，溫度測量探頭采用溫度傳感器。
[0036]其中，外殼可以采用玻璃罩，也可以采用條狀塑料組合。
[0037]其中，計(jì)算機(jī)與第一振動(dòng)測量探頭、第二振動(dòng)測量探頭、第三振動(dòng)測量探頭、第四振動(dòng)測量探頭、第五振動(dòng)測量探頭、溫度測量探頭相連，讀入振動(dòng)和溫度測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)分析后控制干涉儀測量頭進(jìn)行自動(dòng)檢測。
[0038]為達(dá)成所述目的，本發(fā)明提供一種使用帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)測量光學(xué)鏡片面形的方法，所述測量光學(xué)鏡片面形步驟如下:
[0039]第一步:調(diào)整主動(dòng)隔振系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)檢測第二振動(dòng)測量探頭、第三振動(dòng)測量探頭、第四振動(dòng)測量探頭、第五振動(dòng)測量探頭、溫度測量探頭，當(dāng)振動(dòng)振幅和溫度穩(wěn)定后即開始下面步驟；
[0040]第二步:調(diào)整調(diào)整架和轉(zhuǎn)臺(tái)，待測光學(xué)鏡片放置在待測鏡架上，干涉儀測量頭包含參考平面，消除待測光學(xué)鏡片相對(duì)于干涉儀測量頭的參考平面的傾斜和位移誤差，同時(shí)使干涉儀測量頭的參考平面中心和待測光學(xué)鏡片中心對(duì)準(zhǔn)；
[0041]第三步:將待測光學(xué)鏡片固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中，使轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)待測光學(xué)鏡片，利用奇偶函數(shù)法、角度剪切法或者角度等分旋轉(zhuǎn)絕對(duì)測量算法對(duì)待測光學(xué)鏡片進(jìn)行絕對(duì)標(biāo)定；求出待測光學(xué)鏡片的待測平面的對(duì)應(yīng)面形信息B和干涉儀測量頭的參考平面的面形信息A ；
[0042]第四步:計(jì)算機(jī)控制干涉儀測量頭進(jìn)行多次重復(fù)性測量，同時(shí)計(jì)算機(jī)根據(jù)振動(dòng)測量探頭的讀數(shù)，如果有突發(fā)的振動(dòng)，就不記錄當(dāng)下測試數(shù)據(jù)。同樣，根據(jù)溫度測量探頭的讀數(shù)，如果溫度變化范圍超過一定值，同樣也不記錄測試數(shù)據(jù)；
[0043]第五步:根據(jù)多次檢測的結(jié)果，給出待測平面的面形信息B。
[0044]本發(fā)明的有益效果:在檢測過程中，利用振動(dòng)測量探頭，溫度測量探頭，自動(dòng)測量環(huán)境變化，根據(jù)環(huán)境變化決定是否記錄檢測數(shù)據(jù)，提高檢測設(shè)備對(duì)環(huán)境誤差的抑制能力。同時(shí)根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IS017025，CIPM2009將檢測到的溫度和振動(dòng)測量數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算面形檢測過程中環(huán)境引起的測量不確定度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖2為實(shí)驗(yàn)室附近距離主要交通要道時(shí)街道交通車輛震動(dòng)情況圖；
[0047]圖3為實(shí)驗(yàn)室加了獨(dú)立地基后的隔振效果；[0048]圖4為振動(dòng)誤差與振動(dòng)頻率的關(guān)系圖；
[0049]圖5美國Zygo公司檢測實(shí)驗(yàn)室溫度變化；
[0050]圖6美國Zygo公司檢測實(shí)驗(yàn)室低頻振動(dòng)測量數(shù)據(jù)；
[0051]圖7美國Zygo公司檢測實(shí)驗(yàn)室溫度變化造成的測量不確定度；
[0052]圖8為本發(fā)明第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、溫度測量頭位置關(guān)系圖；
[0053]圖9為本發(fā)明計(jì)算機(jī)與其他設(shè)備連接關(guān)系圖；
[0054]圖10為本發(fā)明檢測測量步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0055]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0056]如圖1表示本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括獨(dú)立地基1、第一振動(dòng)測量探頭2、主動(dòng)隔振系統(tǒng)3、大理石平臺(tái)4、第二振動(dòng)測量探頭5、調(diào)整架6、第三振動(dòng)測量探頭7、轉(zhuǎn)臺(tái)8、待測鏡架9、第四振動(dòng)測量探頭10、第一導(dǎo)軌11、第二導(dǎo)軌12、干涉儀衍架13、溫度測量探頭14、外殼15、干涉儀測量頭16、第五振動(dòng)測量頭17、計(jì)算機(jī)18。其中:獨(dú)立地基I用于隔離地面振動(dòng)，第一振動(dòng)測量探頭2用于測量地面振動(dòng)。主動(dòng)隔振系統(tǒng)3上放置大理石平臺(tái)4，大理石平臺(tái)4上面放置調(diào)整架6，第二振動(dòng)測量探頭5放置在大理石平臺(tái)4側(cè)面。調(diào)整架6上方放置轉(zhuǎn)臺(tái)8，第三振動(dòng)測量探頭7放置在大理石平臺(tái)4臺(tái)面上。待測鏡架9放置在轉(zhuǎn)臺(tái)8上。第四振動(dòng)測量探頭10放置在待測鏡架9邊上。干涉儀衍架13固定在大理石平臺(tái)4上。第一導(dǎo)軌11固定在干涉儀衍架13—側(cè),第二導(dǎo)軌12—端固定在第一導(dǎo)軌11上。溫度測量探頭14固定在第二導(dǎo)軌12上。外殼15固定在大理石平臺(tái)4上。干涉儀測量頭16固定在干涉儀衍架13上。第五振動(dòng)測量探頭17固定在干涉儀測量頭16邊上。計(jì)算機(jī)18與主動(dòng)隔振系統(tǒng)3、第一振動(dòng)測量探頭2、第二振動(dòng)測量探頭5、第三振動(dòng)測量探頭7、第四振動(dòng)測量探頭10、第五振動(dòng)測量探頭17、溫度測量探頭14、調(diào)整架6、轉(zhuǎn)臺(tái)8、第一導(dǎo)軌11、第二導(dǎo)軌12、干涉儀測量頭16相連。
[0057]獨(dú)立地基1:用于隔離地面振動(dòng)；第一振動(dòng)測量探頭2:用于測量地面垂直振動(dòng)；主動(dòng)隔振系統(tǒng)3:用于進(jìn)一步隔離地面振動(dòng)；大理石平臺(tái)4:用于放置各種測量設(shè)備及配件；第二振動(dòng)測量探頭5:用于測量大理石平臺(tái)水平振動(dòng)；調(diào)整架6:用于調(diào)整待測鏡架9的狀態(tài)；第三振動(dòng)測量探頭7:用于測量大理石平臺(tái)臺(tái)面垂直振動(dòng)；轉(zhuǎn)臺(tái)8:用于轉(zhuǎn)動(dòng)待測鏡架9 ;待測鏡架9:用于放置待測鏡；第四振動(dòng)測量探頭10:用于測量待測鏡架上的垂直振動(dòng)；第一導(dǎo)軌11:用于和第二導(dǎo)軌12 —起控制溫度測量探頭14的垂直移動(dòng)；第二導(dǎo)軌12，一端固定在第一導(dǎo)軌11上，用于控制溫度測量探頭14的水平移動(dòng)；干涉儀衍架13，用于固定干涉儀測量頭16和第一導(dǎo)軌11 ;溫度測量探頭14，用于測量干涉儀測量頭16和待測鏡架9之間的溫度變化；外殼15:用于保持殼內(nèi)的溫度和氣流的穩(wěn)定；干涉儀測量頭16，用于干涉測量待測鏡面形；第五振動(dòng)測量探頭17，用于測量干涉儀測量頭16上的垂直振動(dòng)；計(jì)算機(jī)18:與主動(dòng)隔振系統(tǒng)3、第一振動(dòng)測量探頭2、第二振動(dòng)測量探頭5、第三振動(dòng)測量探頭7、第四振動(dòng)測量探頭10、第五振動(dòng)測量探頭17、溫度測量探頭14、調(diào)整架6、轉(zhuǎn)臺(tái)8、第一導(dǎo)軌11、第二導(dǎo)軌12、干涉儀測量頭16相連，控制這些設(shè)備的運(yùn)動(dòng)或進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0058]由于實(shí)驗(yàn)室周圍存在機(jī)動(dòng)車，人流，設(shè)備等振動(dòng)源，需要采用地面振動(dòng)隔離單元隔離地面振動(dòng)。圖2為實(shí)驗(yàn)室附近距離主要交通要道時(shí)街道交通車輛震動(dòng)情況。圖中看出，車輛振動(dòng)頻率接近干涉儀的敏感頻率(1-1OOHz)，對(duì)干涉儀測量有較大影響，因此需要采用獨(dú)立地基I來隔離振動(dòng)。圖3是加了獨(dú)立地基I后的隔振效果。從圖中可以看出，地面隔振單元對(duì)于振動(dòng)有較好的隔離效果。
[0059]Pablo D.Rui等人對(duì)光學(xué)平臺(tái)上的振動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究指出，振動(dòng)的幅度與振動(dòng)頻率成反比,振動(dòng)的能量主要集中在100赫茲以下。1996年P(guān).de Groot用簡諧振動(dòng)作為噪聲模型，對(duì)軸向振動(dòng)噪聲的影響進(jìn)行傅里葉分析，并對(duì)振動(dòng)噪聲的影響進(jìn)行數(shù)值模擬，得到振動(dòng)誤差RMS與振動(dòng)頻率關(guān)系如圖4所示(其中歸一化頻率是指振動(dòng)頻率與采樣頻率的比值)，從圖中可以看出，當(dāng)外部振動(dòng)接近干涉儀固有頻率時(shí)會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。
[0060]美國高精度干涉儀制造公司Zygo檢測實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度變化控制在±0.01° ,圖中給出了 24小時(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度變化，如圖5所示，振動(dòng)控制在VC-G水平或更高，圖中給出了如圖6所示，表示了實(shí)驗(yàn)室在不同頻率段的振動(dòng)加速度值。在實(shí)驗(yàn)室存在溫度梯度的情況下，造成面形不確定度如圖7所示，從圖中可以看出在Zygo已經(jīng)進(jìn)行溫度控制的環(huán)境下，溫度的微小變化依然能夠造成測量不確定度。
[0061]測量過程中所述外殼15的內(nèi)部充氮?dú)饣蛘吆猓虺檎婵铡?br> [0062]空氣流動(dòng)會(huì)使局部區(qū)域內(nèi)空氣密度不均勻，改變測量波的波前，帶來誤差。為減小空氣流動(dòng)引起的誤差，因此干涉儀測量頭16放在密閉空間內(nèi)；
[0063]所述第一導(dǎo)軌11固定在干涉儀衍架13上，第二導(dǎo)軌一端固定在第一導(dǎo)軌11上，如圖8所示，溫度測量探頭14可以通過第一導(dǎo)軌11和第二導(dǎo)軌12進(jìn)行水平和垂直運(yùn)動(dòng)，如圖8所示。
[0064]計(jì)算機(jī)18與第一振動(dòng)測量探頭2、第二振動(dòng)測量探頭5、第三振動(dòng)測量探頭7、第四振動(dòng)測量探頭10、第五振動(dòng)測量探頭17、溫度測量探頭14相連，讀入振動(dòng)和溫度測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)分析后控制干涉儀測量頭16進(jìn)行自動(dòng)檢測，如圖9所示。
[0065]為達(dá)成所述目的，本發(fā)明提供一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測方法，可以采用絕對(duì)測量法，利用三平面互檢的方式，把斐索干涉儀系統(tǒng)誤差同時(shí)測量出來，用于提高測量精度。圖10所示是帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測方法，所述方法的檢測步驟如下:
[0066]第一步:調(diào)整主動(dòng)隔振系統(tǒng)3，通過計(jì)算機(jī)檢測第二振動(dòng)測量探頭5、第三振動(dòng)測量探頭7、第四振動(dòng)測量探頭10、第五振動(dòng)測量探頭17、溫度測量探頭14，當(dāng)振動(dòng)振幅和溫度穩(wěn)定后即開始下面步驟；
[0067]第二步:調(diào)整調(diào)整架6和轉(zhuǎn)臺(tái)8，待測光學(xué)鏡片放置在待測鏡架9上，干涉儀測量頭16包含參考平面，消除待測光學(xué)鏡片相對(duì)于干涉儀測量頭16的參考平面的傾斜和位移誤差，同時(shí)使干涉儀測量頭16的參考平面中心和待測光學(xué)鏡片中心對(duì)準(zhǔn)；
[0068]第三步:將待測光學(xué)鏡片固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中，使轉(zhuǎn)臺(tái)8旋轉(zhuǎn)待測光學(xué)鏡片，利用奇偶函數(shù)法、角度剪切法或者角度等分旋轉(zhuǎn)絕對(duì)測量算法對(duì)待測光學(xué)鏡片進(jìn)行絕對(duì)標(biāo)定；求出待測光學(xué)鏡片的待測平面的對(duì)應(yīng)面形信息B和干涉儀測量頭16的參考平面的面形信息A ；
[0069]第四步:計(jì)算機(jī)18控制干涉儀測量頭16進(jìn)行多次重復(fù)性測量，同時(shí)計(jì)算機(jī)18根據(jù)振動(dòng)測量探頭的讀數(shù)，如果有突發(fā)的振動(dòng)，就不記錄當(dāng)下測試數(shù)據(jù)。同樣，根據(jù)溫度測量探頭的讀數(shù)，如果溫度變化范圍超過一定值，同樣也不記錄測試數(shù)據(jù)；
[0070]第五步:根據(jù)多次檢測的結(jié)果，給出待測平面的面形信息B。[0071]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:獨(dú)立地基(I)、第一振動(dòng)測量探頭(2)、主動(dòng)隔振系統(tǒng)(3)、大理石平臺(tái)(4)、第二振動(dòng)測量探頭(5)、調(diào)整架(6)、第三振動(dòng)測量探頭(7)、轉(zhuǎn)臺(tái)(8)、待測鏡架(9)、第四振動(dòng)測量探頭(10)、第一導(dǎo)軌(11)、第二導(dǎo)軌(12)、干涉儀衍架(13)、溫度測量探頭(14)、外殼(15)、干涉儀測量頭(16)、第五振動(dòng)測量頭(17)和計(jì)算機(jī)(18);其中:獨(dú)立地基(I)上放置主動(dòng)隔振系統(tǒng)(3)和第一振動(dòng)測量探頭(2);主動(dòng)隔振系統(tǒng)(3)上放置大理石平臺(tái)(4)，大理石平臺(tái)(4)上面放置調(diào)整架(6)，第二振動(dòng)測量探頭(5)放置在大理石平臺(tái)(4)側(cè)面；調(diào)整架(6)上方放置轉(zhuǎn)臺(tái)(8)，第三振動(dòng)測量探頭(7)放置在大理石平臺(tái)(4)臺(tái)面上；待測鏡架(9)放置在轉(zhuǎn)臺(tái)(8)上，第四振動(dòng)測量探頭(10)放置在待測鏡架(9)邊上，干涉儀衍架(13)固定在大理石平臺(tái)(4)上，第一導(dǎo)軌(11)固定在干涉儀衍架(13)—側(cè)，第二導(dǎo)軌(12)固定在第一導(dǎo)軌(11)上，溫度測量探頭(14)固定在第二導(dǎo)軌(12)上，外殼(15)固定在大理石平臺(tái)(4)上，干涉儀測量頭(16)固定在干涉儀衍架(13)上，第五振動(dòng)測量探頭(17)固定在干涉儀測量頭(16)邊上，計(jì)算機(jī)(18)與主動(dòng)隔振系統(tǒng)(3)、第一振動(dòng)測量探頭(2)、第二振動(dòng)測量探頭(5)、第三振動(dòng)測量探頭(7)、第四振動(dòng)測量探頭(10)、第五振動(dòng)測量探頭(17)、溫度測量探頭(14)、調(diào)整架(6)、轉(zhuǎn)臺(tái)(8)、第一導(dǎo)軌(11)、第二導(dǎo)軌(12)、干涉儀測量頭(16)相連； 獨(dú)立地基(I):用于隔離地面振動(dòng)； 第一振動(dòng)測量探頭(2):用于測量地面垂直振動(dòng)； 主動(dòng)隔振系統(tǒng)(3):用于進(jìn)一步隔離地面振動(dòng)； 大理石平臺(tái)(4):用于放置各種測量設(shè)備及配件； 第二振動(dòng)測量探頭(5):用于測量大理石平臺(tái)水平振動(dòng)； 調(diào)整架(6):用于調(diào)整待測鏡架(9)的狀態(tài)； 第三振動(dòng)測量探頭(7):用于測量大理石平臺(tái)臺(tái)面垂直振動(dòng)； 轉(zhuǎn)臺(tái)(8):用于轉(zhuǎn)動(dòng)待測鏡架(9)； 待測鏡架(9):用于放置待測鏡； 第四振動(dòng)測量探頭(10):用于測量待測鏡架上的垂直振動(dòng)； 第一導(dǎo)軌(11):用于控制溫度測量探頭(14)的垂直方向移動(dòng)； 第二導(dǎo)軌(12):固定在第一導(dǎo)軌(11)上，用于控制溫度測量探頭(14)的水平方向移動(dòng)； 干涉儀衍架(13)，用于固定干涉儀測量頭(16)和第一導(dǎo)軌(11)； 溫度測量探頭(14)，用于測量干涉儀測量頭(16)和待測鏡架(9)之間的溫度變化； 外殼(15):用于保持殼內(nèi)的溫度和氣流的穩(wěn)定； 干涉儀測量頭(16)，用于干涉測量待測鏡面形； 第五振動(dòng)測量探頭(17)，用于測量干涉儀測量頭(16)上的垂直振動(dòng)； 計(jì)算機(jī)(18):與主動(dòng)隔振系統(tǒng)(3)、第一振動(dòng)測量探頭(2)、第二振動(dòng)測量探頭(5)、第三振動(dòng)測量探頭(7)、第四振動(dòng)測量探頭(10)、第五振動(dòng)測量探頭(17)、溫度測量探頭(14)、調(diào)整架(6)、轉(zhuǎn)臺(tái)(8)、第一導(dǎo)軌(11)、第二導(dǎo)軌(12)相連，控制這些設(shè)備的運(yùn)動(dòng)或進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述第一振動(dòng)測量探頭(2)、所述第二振動(dòng)測量探頭(5)、所述第三振動(dòng)測量探頭(7)、所述第四振動(dòng)測量探頭(10)和第五振動(dòng)測量探頭(17)均為加速度計(jì)或位移計(jì)，并均通過計(jì)算機(jī)(18)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述第四振動(dòng)測量探頭(10)為加速度計(jì)或位移計(jì)，或激光干涉測量探頭，并通過計(jì)算機(jī)(18)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述第一導(dǎo)軌(11)固定在干涉儀衍架(13)上、第二導(dǎo)軌(12)固定在第一導(dǎo)軌(11)上，第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌通過計(jì)算機(jī)控制溫度測量探頭的垂直和水平運(yùn)動(dòng)，第一導(dǎo)軌(11)采用機(jī)械導(dǎo)軌或氣吸浮導(dǎo)軌，第二導(dǎo)軌(12)可以伸縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度測量探頭(14)采用溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述外殼(15)可以采用玻璃罩，也可以采用條狀塑料組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述計(jì)算機(jī)(18)與第一振動(dòng)測量探頭(2)、第二振動(dòng)測量探頭(5)、第三振動(dòng)測量探頭(7)、第四振動(dòng)測量探頭(10)、第五振動(dòng)測量探頭(17)、溫度測量探頭(14)相連，讀入振動(dòng)和溫度測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)分析后控制干涉儀測量頭(16)進(jìn)行自動(dòng)檢測。
8.一種使用權(quán)利要求1所述一種帶有環(huán)境反饋的自動(dòng)干涉檢測系統(tǒng)測量光學(xué)鏡片面形的方法，其特征在于:所述測量光學(xué)鏡片面形步驟如下: 第一步:調(diào)整主動(dòng)隔振系統(tǒng)(3)，通過計(jì)算機(jī)檢測第二振動(dòng)測量探頭(5)、第三振動(dòng)測量探頭(7)、第四振動(dòng)測量探頭(10`)、第五振動(dòng)測量探頭(17)、溫度測量探頭(14)，當(dāng)振動(dòng)振幅和溫度穩(wěn)定后即開始下面步驟； 第二步:調(diào)整調(diào)整架(6)和轉(zhuǎn)臺(tái)(8)，待測光學(xué)鏡片放置在待測鏡架(9)上，干涉儀測量頭(16)包含參考平面，消除待測光學(xué)鏡片相對(duì)于干涉儀測量頭(16)的參考平面的傾斜和位移誤差，同時(shí)使干涉儀測量頭(16)的參考平面中心和待測光學(xué)鏡片中心對(duì)準(zhǔn)； 第三步:將待測光學(xué)鏡片固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中，使轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)待測光學(xué)鏡片，利用奇偶函數(shù)法、角度剪切法或者角度等分旋轉(zhuǎn)絕對(duì)測量算法對(duì)待測光學(xué)鏡片進(jìn)行絕對(duì)標(biāo)定；求出待測光學(xué)鏡片的待測平面的對(duì)應(yīng)面形信息B和干涉儀測量頭(16)的參考平面的面形信息A ; 第四步:計(jì)算機(jī)控制干涉儀測量頭(16)進(jìn)行多次重復(fù)性測量，同時(shí)計(jì)算機(jī)根據(jù)振動(dòng)測量探頭的讀數(shù)，如果有突發(fā)的振動(dòng)，就不記錄當(dāng)下測試數(shù)據(jù)；同樣，根據(jù)溫度測量探頭的讀數(shù)，如果溫度變化范圍超過一定值，同樣也不記錄測試數(shù)據(jù)； 第五步:根據(jù)多次檢測的結(jié)果，給出待測平面的面形信息B。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK103499309SQ201310473266
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】賈辛, 徐富超, 謝偉民, 邢廷文 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所