CN105203063A - 一种光学距离调整环厚度测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学距离调整环厚度测量装置及其测量方法，其中，厚度测量装置包括测量平台（4），在测量平台（4）上设置有贯穿上下的测量孔（41），在测量平台（4）下方设置有用于支撑的平台支架（3），在测量平台（4）的上方和下方还分别设置有上长度计（1）和下长度计（2），所述上长度计（1）和所述下长度计（2）分别与长度测量数显表（5）电连接，用于厚度的测量，该厚度测量装置和测量方法通过两个长度计分别对光学距离调整环的上下表面进行测量，能够准确夹持光学距离调整环结构翘曲变形部分，并且完成大尺寸光学距离调整环的测量，具有结构简单，设计合理，测量精准，适用范围广等优点。

Description

一种光学距离调整环厚度测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及机械零件测量领域，特别提供了一种光学距离调整环厚度测量装置及其测量方法。

背景技术

当前，集成电路加工技术迅速发展，光刻分辨率由45nm向22nm不断进步，作为集成电路光刻的核心部件，光刻投影物镜光学系统对机械零件的加工精度有着极高的要求。光刻投影物镜光学系统是由几十片光学元件组合而成，光学元件之间的轴向距离是由一种高精度光学距离调整环保证。该种光学距离调整环是一种薄板环形结构件，直径与厚度的比值非常大，加工后易产生一定的翘曲变形，单一以平面度指标评价时，光学距离调整环静态放置时平面度一般在几微米至十几微米之间，同时其对尺寸及厚度一致性的要求非常高，一般在微米量级内，进而对测量设备的测量准确性要求极高。

而现有的厚度测量装置，主要存在以下缺陷：1、不能准确测量光学距离调整环结构翘曲变形部分；2、无法测量大尺寸光学距离调整环厚度。

因此，研发一种能够有效解决上述问题的厚度测量装置及测量方法，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种光学距离调整环厚度测量装置及其测量方法，以至少解决以往厚度测量装置存在的无法准确测量光学距离调整环结构翘曲变形部分以及无法测量大尺寸光学距离调整环厚度，对测量对象和测量环境要求苛刻等问题。

本发明一方面提供了一种光学距离调整环厚度测量装置，其特征在于，包括：

用于待测光学距离调整环放置的测量平台4，其上设置有贯穿上下的测量孔41；

平台支架3，设置于所述测量平台4的下方，用于所述测量平台4的支撑；

下长度计2，其位于所述测量平台4的下方，且所述下长度计2中的测头穿过所述测量平台4中的测量孔41，用于所述待测光学距离调整环下表面的测量；

上长度计1，位于所述测量平台4的上方，用于所述待测光学距离调整环上表面的测量；

长度测量数显表5，分别与所述上长度计1和所述下长度计2电连接，用于读取所述上长度计1和所述下长度计2的测量值，并将所述上长度计1和所述下长度计2的测量值加减换算后显示。

优选，所述上长度计1与所述下长度计2同轴设置。

进一步优选，所述光学距离调整环厚度测量装置还包括：长度计安装立柱8；

所述测量平台4上设置有贯穿上下的安装孔42，所述长度计安装立柱8穿过所述安装孔，通过连接法兰7垂直固定安装于所述测量平台4中；

所述上长度计1和所述下长度计2分别安装于所述长度计安装立柱8的上部和下部。

进一步优选，所述上长度计1通过可调连接块6活动安装于所述长度计安装立柱8的上部；

所述可调连接块6包括，用于套装于所述长度计安装立柱8上的套筒61，所述套筒61的一侧设置有贯通上下的开口，且在所述开口的两端端口处分别设置有向外延伸的连接片62，所述连接片62上设置有螺孔，所述螺孔内安装有旋转螺钉12，所述套筒61的另一侧一体连接有连接块63，所述连接块63上设置有用于与所述上长度计1固定连接的第一螺纹孔13。

进一步优选，所述下长度计2通过固定连接块10固定安装于所述长度计安装立柱8的下部；

所述固定连接块10上设置有用于套装于所述长度计安装立柱8上的通孔101，在所述通孔101的一侧设置有与外侧连通的孔道102，且所述孔道102的侧壁上设置有沉头孔103，在所述固定连接块10的一端端面上设置有用于与所述下长度计2固定连接的第二螺纹孔14。

进一步优选，所述测量平台4的下表面设置有分别与所述测量孔41和所述安装孔42连通的凹槽43，且所述固定连接块10和所述下长度计2均位于所述凹槽43内。

本发明另一方面还提供了一种光学距离调整环厚度测量装置的测量方法，其特征在于：

1）将参考量块放置于测量平台4上，先启动上长度计1对所述参考量块的上表面进行测量，然后启动下长度计2对所述参考量块的下表面进行测量，长度测量数显表5将上长度计1的测量值和下长度计2的测量值，运算后显示，获得所述参考量块的厚度测量值；

2）依据所述参考量块的理论厚度和所述参考量块的厚度测量值，对所述厚度测量装置进行标定；

3）将待测光学距离调整环放置的测量平台4上，先启动上长度计1对所述待测光学距离调整环的上表面进行测量，然后启动下长度计2对所述待测光学距离调整环的下表面进行测量，长度测量数显表5将上长度计1的测量值和下长度计2的测量值，运算后显示，获得所述待测光学距离调整环的厚度测量值；

4）依据所述待测光学距离调整环厚度测量值以及所述厚度测量装置的标定，换算出所述待测光学距离调整环的实际厚度值。

本发明提供的光学距离调整环厚度测量装置，能够准确夹持光学距离调整环结构翘曲变形部分，并且完成大尺寸光学距离调整环的测量。其通过上、下两支长度计同时测量参考量块，完成参考量块上下表面测量，通过长度测量数显表采集数据并作加减运算，得到参考量块的厚度测量数据，通过参考量块的理论厚度值对该测量数据进行标定，得到光学距离调整环厚度测量装置测量厚度的准确值。当测量光学距离调整环时，同理，上、下长度计中的测头同时测量光学距离调整环上下表面，通过长度测量数显表采集上、下长度计数据并作数据运算，得到光学距离调整环厚度值。

本发明提供的光学距离调整环厚度测量装置及其测量方法，具有以下优点：

（1）本发明在测量平台上下各布置一支长度计，下长度计测头穿过测量平台上预留测量孔对光学距离调整环下表面进行测量，上长度计直接测量光学距离调整环上表面，光学距离调整环在测量平台上放置，通过采用合理的加工和装配工艺保证上下两支长度计测头中心线与测量平台垂直，便可以准确和便捷测量光学距离调整环的厚度，通过直接对光学距离调整环一点上下表面进行测量，可以避免光学距离调整环结构翘曲变形对测量结果的影响；

（2）本发明中光学距离调整环在测量平台上水平放置测量，光学距离调整环测量直径最大值仅受测量平台上表面尺寸限制，可以完成大尺寸光学距离调整环厚度测量；

（3）本发明中当测量光学距离调整环不同位置时，只需要移动光学距离调整环在测量平台上的位置，测量过程大大简便，便于实际应用中光学距离调整环进行多点测量；

（4）本发明中当测量不同厚度尺寸规格光学距离调整环时，长度计本身有一定的调节范围，当超出长度计本身测量范围时，可以通过改变长度计安装用可调连接块在长度计安装立柱上的位置进行调整，之后需要用参考量块对测量数据重新标定；

（5）本发明长度计安装立柱、长度计安装用固定连接块、长度计安装用可调连接块采用低膨合金材料加工，可以最大限度减小测量环境温度变化对测量结果的影响，提高光学距离调整环测量准确性。

附图说明

图1为光学距离调整环厚度测量装置的结构示意图；

图2为光学距离调整环厚度测量装置剖视图；

图3为可调连接块的结构示意图；

图4为固定连接块的结构示意图；

图5为法兰及单缝开口夹持套组合结构示意图。

具体实施方式

下面以具体的实施方案对本发明进行进一步说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。

为了解决以往厚度测量装置存在的无法准确测量光学距离调整环结构翘曲变形部分以及无法测量大尺寸光学距离调整环厚度，对测量对象和测量环境要求苛刻等问题。本实施方案提供了一种光学距离调整环厚度测量装置，参见图1、图2，其包括用于待测光学距离调整环放置的测量平台4，在测量平台4上设置有贯穿上下的测量孔41，在测量平台4的方向固定设置有平台支架3，其中，测量平台4和平台支架3优选为大理石材质，在测量平台4的下方设置有下长度计2，用于所述待测光学距离调整环下表面的测量，且下长度计2中的测头穿过所述测量平台4中的测量孔41，测量平台4的上方设置有上长度计1，用于待测光学距离调整环上表面的测量，与上长度计1和下长度计2电连接有长度测量数显表5，用于读取上长度计1和下长度计2的测量值，并将上长度计1和下长度计2的测量值加减换算后显示。

为了提高测量的准确性，作为技术方案的改进，所述上长度计1与所述下长度计2同轴设置。

为了方便上长度计1和下长度计2的固定以及同轴设置，作为技术方案的改进，在光学距离调整环厚度测量装置中还设置有长度计安装立柱8，在测量平台4上设置有贯穿上下的安装孔42，长度计安装立柱8穿过安装孔，通过连接法兰7垂直固定安装于测量平台4中，其中，上长度计1和下长度计2分别安装于长度计安装立柱8的上部和下部。通过该长度计安装立柱的增加能够简化厚度测量装置的整体结构，方便制作，其中连接法兰7的具体结构参见图5。

参见图2，上长度计1通过可调连接块6活动安装于长度计安装立柱8的上部，可沿长度计安装立柱8进行上下移动，参见图3，可调连接块6包括，用于套装于长度计安装立柱8上的套筒61，套筒61的一侧设置有贯通上下的开口，且在开口的两端端口处分别设置有向外延伸的连接片62，连接片62上设置有螺孔，螺孔内安装有旋转螺钉12，所述套筒61的另一侧一体连接有连接块63，连接块63上设置有用于与所述上长度计1固定连接的第一螺纹孔13；该可调连接块6通过旋转螺钉12在螺孔内的旋拧，可调节与安装立柱8套装的松紧程度，进而实现松离和锁紧的功能。

参见图2，下长度计2通过固定连接块10固定安装于长度计安装立柱8的下部，参见图4，固定连接块10上设置有用于套装于长度计安装立柱8上的通孔101，在通孔101的一侧设置有与外侧连通的孔道102，且孔道102的侧壁上设置有沉头孔103，在固定连接块10的一端端面上设置有用于与下长度计2固定连接的第二螺纹孔14；该固定连接块10通过在沉头孔103内安装螺钉，通过旋拧螺钉，可调节与安装立柱8套装的松紧程度，进而实现松离和锁紧的功能。

为了对固定连接块和下长度计进行保护，放置意外碰撞，发生误操作的问题，作为技术方案改进，在测量平台4的下表面设置有分别与测量孔41和安装孔42连通的凹槽43，且固定连接块10和下长度计2均位于所述凹槽43内。

上述各实施方案中光学距离调整环厚度测量装置的具体测量方法为：

1）将参考量块放置于测量平台4上，先启动上长度计1对所述参考量块的上表面进行测量，然后启动下长度计2对所述参考量块的下表面进行测量，长度测量数显表5将上长度计1的测量值和下长度计2的测量值，运算后显示，获得所述参考量块的厚度测量值；

2）依据所述参考量块的理论厚度和所述参考量块的厚度测量值，对所述厚度测量装置进行标定；

3）将待测光学距离调整环放置的测量平台4上，先启动上长度计1对所述待测光学距离调整环的上表面进行测量，然后启动下长度计2对所述待测光学距离调整环的下表面进行测量，长度测量数显表5将上长度计1的测量值和下长度计2的测量值，运算后显示，获得所述待测光学距离调整环的厚度测量值；

4）依据所述待测光学距离调整环厚度测量值以及所述厚度测量装置的标定，换算出所述待测光学距离调整环的实际厚度值。

上述各个实施方案以递进的形式进行撰写，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。

下面以一个优选的实施例对本发明进行进一步说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。

实施例

首先，参见图1、图2和图5，将大理石平台连接用连接法兰7通过内六角螺钉连接到高精度大理石制测量平台4上，将单缝开口夹持套11嵌入至大理石平台连接用连接法兰7上，将长度计安装立柱8安装至单缝开口夹持套11中，通过在紧定螺钉孔17安装紧定螺钉将长度计安装立柱8固定在连接法兰7上，通过采用合理的加工工艺加工连接法兰7、单缝开口夹持套11、长度计安装立柱8以保证安装后长度计立柱8与大理石制测量平台4上表面的垂直度。

参见图1、图2、图3、图4，将上长度计1通过可调连接块6上第一螺纹孔13，采用内六角螺钉安装到可调连接块6上。将下长度计2通过固定连接块10上第二螺纹孔14，采用内六角螺钉安装到固定连接块10上。将可调连接块6通过旋钮螺钉12安装至长度计安装立柱8上，将固定连接块10通过沉头孔103采用内六角螺钉安装到长度计安装立柱8上。

通过对可调连接块6、固定连接块10采用合理的加工工艺，通过对上长度计1、下长度计2在可调连接块6、固定连接块10上的安装，可调连接块6、固定连接块10在长度计安装立柱8上的安装采用合理的装配工艺保证安装后两长度计测头运动方向与长度计安装立柱8的平行度及两长度计测头之间的同轴度。

上述安装结束后，连接长度测量数显表5，长度测量数显表5可以读取两支长度计的数据并作加减运算，并将结果显示在数显表上。

将参考标准量块放在大理石制测量平台上，被测量部位下表面在下长度计2测头中心线上方。首先将上测头打开，测量参考量块上表面，再将下测头打开，测量参考量块下表面。由于上长度计1选择的测力大于下长度计2选择的测力，参考量块被压紧在大理石制测量平台上。通过长度测量数显表5对两支长度计数据进行计算，并将结果显示在数显表上，通过参考量块的理论值对显示值进行标定，得到光学距离调整环测量厚度测量装置测量数据的准确值。

当测量光学距离调整环时，同理，参见图1、图2，其中9代表光学距离调整环，将光学距离调整环9被测部分放置在上下两支长度计测头之间，先打开上测头，再打开下测头，长度测量数显表5显示测量厚度。当测量不同位置时，移动光学距离调整环，再次测量。

上长度计1本身有一定的测量范围，当光学距离调整环厚度超出上长度计1测量范围时，通过松开旋钮螺钉12调整长度计安装可调连接块6在长度计安装立柱8上的高度，调节光学距离调整环厚度测量装置在竖直方向上的测量范围。

Claims (8)

1.一种光学距离调整环厚度测量装置，其特征在于，包括：

用于待测光学距离调整环放置的测量平台（4），其上设置有贯穿上下的测量孔（41）；

平台支架（3），设置于所述测量平台（4）的下方，用于所述测量平台（4）的支撑；

下长度计（2），其位于所述测量平台（4）的下方，且所述下长度计（2）中的测头穿过所述测量平台（4）中的测量孔（41），用于所述待测光学距离调整环下表面的测量；

上长度计（1），位于所述测量平台（4）的上方，用于所述待测光学距离调整环上表面的测量；

长度测量数显表（5），分别与所述上长度计（1）和所述下长度计（2）电连接，用于读取所述上长度计（1）和所述下长度计（2）的测量值，并将所述上长度计（1）和所述下长度计（2）的测量值加减换算后显示。

2.按照权利要求1所述光学距离调整环厚度测量装置，其特征在于：所述上长度计（1）与所述下长度计（2）同轴设置。

3.按照权利要求1所述光学距离调整环厚度测量装置，其特征在于，还包括：长度计安装立柱（8）；

所述测量平台（4）上设置有贯穿上下的安装孔（42），所述长度计安装立柱（8）穿过所述安装孔，通过连接法兰（7）垂直固定安装于所述测量平台（4）中；

所述上长度计（1）和所述下长度计（2）分别安装于所述长度计安装立柱（8）的上部和下部。

4.按照权利要求3所述光学距离调整环厚度测量装置，其特征在于：所述上长度计（1）通过可调连接块（6）活动安装于所述长度计安装立柱（8）的上部；

所述可调连接块（6）包括，用于套装于所述长度计安装立柱（8）上的套筒（61），所述套筒（61）的一侧设置有贯通上下的开口，且在所述开口的两端端口处分别设置有向外延伸的连接片（62），所述连接片（62）上设置有螺孔，所述螺孔内安装有旋转螺钉（12），所述套筒（61）的另一侧一体连接有连接块（63），所述连接块（63）上设置有用于与所述上长度计（1）固定连接的第一螺纹孔（13）。

5.按照权利要求3所述光学距离调整环厚度测量装置，其特征在于：所述下长度计（2）通过固定连接块（10）固定安装于所述长度计安装立柱（8）的下部；

所述固定连接块（10）上设置有用于套装于所述长度计安装立柱（8）上的通孔（101），在所述通孔（101）的一侧设置有与外侧连通的孔道（102），且所述孔道（102）的侧壁上设置有沉头孔（103），在所述固定连接块（10）的一端端面上设置有用于与所述下长度计（2）固定连接的第二螺纹孔（14）。

6.按照权利要求5所述光学距离调整环厚度测量装置，其特征在于：所述测量平台（4）的下表面设置有分别与所述测量孔（41）和所述安装孔（42）连通的凹槽（43），且所述固定连接块（10）和所述下长度计（2）均位于所述凹槽（43）内。

7.按照权利要求1所述光学距离调整环厚度测量装置，其特征在于：所述上长度计（1）中测头的测量力大于所述下长度计（2）中侧头的测量力。

8.一种按照权利要求1所述光学距离调整环厚度测量装置的测量方法，其特征在于：

1）将参考量块放置于测量平台（4）上，先启动上长度计（1）对所述参考量块的上表面进行测量，然后启动下长度计（2）对所述参考量块的下表面进行测量，长度测量数显表（5）将上长度计（1）的测量值和下长度计（2）的测量值，运算后显示，获得所述参考量块的厚度测量值；

2）依据所述参考量块的理论厚度和所述参考量块的厚度测量值，对所述厚度测量装置进行标定；

3）将待测光学距离调整环放置的测量平台（4）上，先启动上长度计（1）对所述待测光学距离调整环的上表面进行测量，然后启动下长度计（2）对所述待测光学距离调整环的下表面进行测量，长度测量数显表（5）将上长度计（1）的测量值和下长度计（2）的测量值，运算后显示，获得所述待测光学距离调整环的厚度测量值；

4）依据所述待测光学距离调整环厚度测量值以及所述厚度测量装置的标定，换算出所述待测光学距离调整环的实际厚度值。