CN113900219A - 一种离轴自动调焦装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离轴自动调焦装置及方法，该装置包括：工件台用于承载被加工物料；调焦模块位于被加工物料远离工件台的一侧，调焦模块和工件台在第二方向上具有相对运动，第二方向与第一方向垂直；调焦模块包括至少一个测焦单元、调焦单元和加工单元，至少一个测焦单元和加工单元均安装在调焦单元上，测焦单元用于在调焦模块和工件台相对运动过程中，测量被加工物料的表面面型起伏数据；调焦单元用于根据被测加工物料的表面面型起伏数据、测焦单元和加工单元之间的位置关系，调焦模块和工件台在第二方向上的相对运动速度，同时调整加工单元和测焦单元沿第一方向的高度，使被加工面始终处于加工单元的焦面上。

Description

一种离轴自动调焦装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种离轴自动调焦装置及方法。

背景技术

随着IC产品的不断发展，半导体行业中对工件的加工显得尤为重要，对工件加工的一个普遍要求是将工件的上表面带入到一定的焦深中，并且在加工过程中，将工件上表面保持在焦深范围内。随着半导体行业的发展，焦深控制精度从百微米级降至微米级，直至纳米级；同时对工件在加工环节的速度、加速度以及位置精度的要求也越来越高；另外，因为探测或者处理对象的焦深越小，进行探测或者处理的光学系统就会越复杂；再有，工件自身的尺寸也在变大。

传统上，一般采用两种方法进行测量。一种是同轴测量，在探测光学系统周围布置离焦探测系统，采用三角测量原理进行探测(简称同轴三角测量法)，实现测量点和加工点的统一，但其存在的问题是，随着市场需求的焦深的变小、控制精度的提高，处理的工件尺寸越来越大，而导致探测光学系统结构变大，布置越来越复杂，最终难以布置同轴测量系统。另一种方法是离轴测量，在探测光学系统周围布置离焦探测系统，测量点一般和加工点在空间上存在一定的距离，这种方法在时间上将探测和调焦分开，先探测工件表面，待整个工件表面都探测完成后，再根据探测的结果进行调焦。但其存在的问题是，虽然采用将探测和调焦分开的方法，满足了市场不断变化的需求，但以系统产能的牺牲为代价，在市场竞争中，削弱了自身产品的竞争力。

发明内容

本发明提供一种离轴自动调焦装置和方法，以实现实时离轴自动调焦，保证调焦精度，提高加工效率。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种离轴自动调焦装置，包括：

工件台，所述工件台包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于承载被加工物料；

调焦模块，位于所述被加工物料远离所述工件台的一侧，所述调焦模块和所述工件台在第二方向上具有相对运动；

所述调焦模块包括至少一个测焦单元、调焦单元和加工单元，至少一个所述测焦单元和所述加工单元均安装在所述调焦单元上，所述测焦单元用于在所述调焦模块和所述工件台相对运动过程中，测量所述被加工物料的表面面型起伏数据；所述调焦单元用于根据所述被测加工物料的表面面型起伏数据、所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系，以及所述调焦模块和所述工件台在第二方向上的相对运动速度，同时调整所述加工单元和所述测焦单元沿第一方向的高度，以使所述被加工物料的被加工面始终处于所述加工单元的焦面上，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直且平行于所述第一表面指向所述第二表面的方向。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种离轴自动调焦方法，基于如前所述的离轴自动调焦装置实现，所述方法包括以下步骤：

获取多个测量点的表面面型起伏数据；

获取所述调焦模块和所述工件台之间的相对运动速度；

获取所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系；

根据所述多个测量点的表面面型起伏数据、所述相对运动速度和所述位置关系获取加工点处所述被加工物料的表面面型起伏数据；

根据所述加工点处所述被加工物料的表面面型起伏数据以及所述加工单元的焦面位置调整所述加工单元和所述测焦单元沿第一方向的高度，以使所述被加工物料的被加工面始终处于所述加工单元的焦面上。

根据本发明实施例提出的离轴自动调焦装置及方法，该离轴自动调焦装置，包括：工件台，工件台包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面用于承载被加工物料；调焦模块，位于被加工物料远离工件台的一侧，所述调焦模块和所述工件台在第二方向上具有相对运动；调焦模块包括至少一个测焦单元、调焦单元和加工单元，至少一个测焦单元和加工单元均安装在调焦单元上，测焦单元用于在调焦模块和工件台相对运动过程中，测量被加工物料的表面面型起伏数据；调焦单元用于根据被测加工物料的表面面型起伏数据、测焦单元和加工单元之间的位置关系，以及所述调焦模块和所述工件台在所述第二方向上的相对运动速度，同时调整加工单元和测焦单元沿第一方向的高度，以使被加工物料的被加工面始终处于加工单元的焦面上，其中，第一方向与第二方向垂直，且平行于第一表面指向第二表面的方向。从而，既能够保证调焦精度，满足了市场需求，又能够类似于同轴系统，可以实现实时调焦，提高了产品的加工效率。

附图说明

图1是现有技术中同轴三角测量装置结构示意图；

图2是现有技术中离轴三角测量装置结构示意图；

图3是本发明实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图；

图4是本发明一个实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提出的离轴自动调焦装置中弓字型路径图；

图6是本发明实施例提出的离轴自动调焦装置中之字形路径图；

图7是本发明另一个实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图；

图8是本发明又一个实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图；

图9是本发明再一个实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图；

图10是本发明再一个实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图；

图11是本发明实施例提出的离轴自动调焦方法的流程图；

图12是本发明一个实施例提出的离轴自动调焦方法的流程图；

图13是本发明另一个实施例提出的离轴自动调焦方法的流程图；

图14是本发明又一个实施例提出的离轴自动调焦方法的流程图；

图15是本发明再一个实施例提出的离轴自动调焦方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在半导体行业中，经常需要对工件进行加工，比如对工件进行拍照、缺陷检测等加工工序，在这些加工工序中，需要实时保持工件的表面在相机的焦深中。现有技术中通常采用两种方法来实现，一种方法是同轴测量，在探测光学系统周围布置离焦探测系统，采用三角测量原理进行探测(简称同轴三角测量法)，实现测量点和加工点的统一。其中，如图1所示，水平运动台2承载被加工工件1，测焦发射单元4-A和测焦接收单元4-B的光路形成三角形，可以测量出测量点3与加工单元5之间的间距，从而再通过升降单元6调整加工单元5，使得测量点3处于加工单元5的焦深当中。但这种方式存在的问题是，当被测加工工件1需求的焦深变小，控制精度较高，那么加工单元5的尺寸会越来越大，从而导致探测光学系统结构变大，布置越来越复杂，加工单元5离测量点越来越近，使得测焦发射单元4-A和测焦接收单元4-B无法测量测量点3与加工单元5之前的间距，最终难以布置同轴测量系统。

另一种方法是分时离轴测量，如图2所示，测焦单元4的测量点3-1和加工单元5所加工视场中心3在空间上存在一定距离。水平运动台2承载被加工工件1，在测焦单元4测量测量点3-1的高度之后，调焦单元6根据测焦单元测量的测量点3-1的高度来调整加工单元5与加工点3之间的间距，使得加工点3一直处于加工单元5的焦深中。其存在的问题是，测焦单元4先测量一遍被加工工件1的表面的高度，即整个被加工工件1的表面均探测完成后，调焦单元6再进行调焦，测焦单元4与调焦单元6和加工单元5分离，这样满足了市场不断变化的需求，但以系统产能的牺牲为代价，在市场竞争中，削弱了自身产品的竞争力，加工效率低下。

由此，基于上述技术问题，本发明实施例提出了一种离轴自动调焦装置及方法，既能够保证调焦精度，满足了市场需求，又能够类似于同轴系统，可以实现实时调焦，提高了产品的加工效率。

实施例一

图3是本发明实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图。如图3所示，该离轴自动调焦装置100包括：

工件台101，工件台101包括相对设置的第一表面101A和第二表面101B，第一表面101A用于承载被加工物料102；

调焦模块103，位于被加工物料102远离工件台101的一侧，调焦模块103和工件台101在第二方向上具有相对运动；

调焦模块103包括至少一个测焦单元、调焦单元104和加工单元105，至少一个测焦单元和加工单元105均安装在调焦单元104上，测焦单元用于在调焦模块103和工件台101相对运动过程中，测量被加工物料102的表面面型起伏数据；调焦单元104用于根据被测加工物料102的表面面型起伏数据、测焦单元和加工单元105之间的位置关系，以及调焦模块103和工件台101在第二方向上的相对运动速度，同时调整加工单元105和测焦单元沿第一方向的高度，以使被加工物料102的被加工面始终处于加工单元105的焦面上，其中，第一方向与第二方向垂直且平行于第一表面指向第二表面的方向。

可以理解的是，工件台101承载被加工物料102沿图3中的第二方向即x方向移动，调焦模块103仅在第一方向即y方向上可移动。在其他的实施例中，也可以调焦模块103在第一方向y方向上以及第二方向x方向上均可以移动，而工件台101承载被加工物料102相对于地面保持静止状态。本发明对此不作具体限制。调焦模块103中的测焦单元测量被加工物料102的表面面型起伏数据，并且同时调焦单元104根据测焦单元测量的被加工物料102的表面面型起伏数据来调整加工单元105，使得被加工物料102的被加工面始终处于加工单元105的焦面上。也就是说，测焦单元测量被加工物料102的表面面型起伏数据与调焦单元调整加工单元105同时进行，这样实现了实时调焦，提升了加工的效率，解决了分时离焦测量的效率低下的问题。

下面以测焦单元仅有一个为例来详细说明。

如图3所示，调焦模块103包括第一测焦单元106，第一测焦单元106位于加工单元105的一侧，第一测焦单元106和加工单元105沿第二方向排列，第一测焦单元106的测量点和加工单元105的加工点的连线与第二方向平行。

下面以工件台101承载被加工物料102沿图3中的第二方向即x方向移动，调焦模块103仅在第一方向y方向上上下移动调整为例来说明，调焦单元104用于根据被测加工物料102的表面面型起伏数据、测焦单元和加工单元105之间的位置关系，以及第二方向上的相对运动速度，同时调整加工单元105和测焦单元沿第一方向的高度，以使被加工物料102的被加工面始终处于加工单元105的焦面上。

具体地，第一测焦单元106位于加工单元105的左侧即第二方向x方向的逆方向上，在被加工物料102沿第二方向x正方向移动时，第一测焦单元106测量被加工物料102的各个测量点的表面面型起伏数据，其中，第一测焦单元106可以为激光测距传感器。比如，第一测焦单元106先测量的是被加工物料102的A点的表面面型起伏数据，那么等到被加工物料102的A点移动到加工点107的位置时，第一测焦单元106会测出A点到B点之间的多个测量点的表面面型起伏数据，此时，A点与B点之间具有多少个测量点与工件台101的移动速度相关，比如，工件台101每秒移动2微米，而A点与B点之间的间距为10微米，那么A点与B点之间具有3个测量点。这样，当获取到工件台101的移动速度时，可以提前预估到A点移动到加工点107时，工件台101需要走的时间，那么当工件台101走过该时间之后，A点移动到加工点，而第一测焦单元106测量的测量点的表面面型起伏数据与工件台101行走的时间一一对应。此时，调焦单元104根据第一测焦单元106在被加工物料102的A点的表面面型起伏数据调整加工单元105，使得A点处于加工单元105的焦面上。需要说明的是，加工单元105具有预设焦面，当加工点107处的高度高于预设焦面时，调焦单元104抬升加工单元105，当加工点107处的高度低于预设焦面时，调焦单元104降低加工单元105。

基于此，在获取第一测焦单元106测量的测量点处的表面面型起伏数据、以及工件台101沿第二方向x方向的运动速度，以及第一测焦单元106的测量点和加工单元105之间的位置关系后，就可以通过调焦单元104沿第一方向y方向调整加工单元105。

其中，测焦单元的测量面与加工单元105的焦面共面。

可以理解的是，第一测焦单元106测量的被加工物料102的表面面型起伏数据为被加工物料102表面至第一测焦单元106测量面的距离。当工件台101承载被加工物料102沿x方向移动，A点移动到加工点时，调焦单元104调整加工单元105的高度，当抬升加工单元105之后，此时第一测焦单元106测量的测量点的表面面型起伏数据需要减去抬升加工单元105的高度，当降低加工单元105之后，此时第一测焦单元106测量的测量点的表面面型起伏数据需要增加抬升加工单元105的高度，以使得第一测焦单元106获取的表面面型起伏数据是基于同一基准获取的数据。

另外，工件台101承载被加工物料102沿第二方向移动，第二方向与第一方向垂直，第一方向和第二方向构成的路径为弓字型路径或之字型路径。

也就是说，工件台101承载被加工物料102沿图3中的第二方向正方向移动即x方向正方向后，再沿第二方向逆方向即x方向负方向移动，在工件台101承载被加工物料102沿第二方向正方向移动时，第一测焦单元106已经记录了被加工物料102上的沿第二方向的其中一条直线上的各个测量点处的表面面型起伏数据，那么在反方向移动时，可以利用正方向记录的数据来推测反向加工时加工点107处的表面面型起伏数据，从而，调焦单元104根据加工点107处的表面面型起伏数据调整加工单元105沿y方向移动。

在其他的实施例中，第一测焦单元106可以位于加工单元105的右侧，那么此时工件台101承载被加工物料102可以先沿x方向的逆方向移动，然后工件台101承载被加工物料102再沿x方向的正方向移动。

更具体地，如图4所示，该装置由工件台101、第一测焦单元106、调焦单元104，加工单元105组成。所述第一测焦单元106安装于所述加工单元105一侧，第一测焦单元106测量点和加工单元105所加工视场中心连线与所述加工路径31，33平行(如图5和图6所示，所被加工物料102形状为方形或者圆形，完成整个物料的加工，加工单元105相对于被加工物料102的行走路径为“弓”型或者“之”型。所述“弓”型行走路径依次正向行走31，步进32，反向行走33，步进32，再重复正向行走31，步进32，反向行走33，步进32直到被加工物料加工完成。所述“之”型行走路径依次正向行走31，步进32，再重复正向行走31，步进32，直到被加工物料加工完成，其中，在步进32时，加工单元105不进行加工)，所述第一测焦单元106测量面与加工单元105视场焦面共面。

如图4所示，该装置对放置在工件台101上的被加工物料102进行加工，工件台101承载被加工物料102沿正向路径31(即沿x负向)行走，第一测焦单元106测出被加工物料102的表面高度数据，调焦单元104根据该数据让加工单元105的视场焦平面始终保持在被加工物料102的加工面上，同时将第一测焦单元106测得的被加工物料102的表面高度数据逆序记录下来，为下次反向加工时使用。工件台101承载被加工物料102沿反向路径行走33(即沿x正向)时，根据第一测焦单元106在上次加工路径(正向路径31)上高度数据表对加工单元105的调整，使得在反向行走33加工过程中调焦单元104根据该数据让加工单元105的视场焦平面始终保持在被加工物料102的加工面上。在反向行走33时，可以记录第一测焦单元106测量被加工物料102表面高度数据，以校验反向行走33时，加工单元105加工时是否离焦。在下一次正向行走31时，重复上述过程，直至被加工物料102被加工完成。。以此实现一个测焦单元双向高精度调焦加工被加工物料102。其中加工单元105的焦平面的调整，是通过其所安装的调焦单元104的调整实现。

实施例二

本实施例是对前一实施例的优化。

图7是本发明实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图。如图7所示，该装置100中与实施例一中相同的部件在本实施例中不再赘述，不同的是，调焦模块103包括第一测焦单元106和第二测焦单元108，第一测焦单元106、加工单元105、第二测焦单元108依次沿第二方向排列，第一测焦单元106和第二测焦单元108分别位于加工单元105的两侧，第一测焦单元106的测量点、第二测焦单元108的测量点和加工单元105的加工点的连线与第二方向平行。

可以理解的是，仅设置一个测焦单元时(比如在加工单元105的左侧)，当工件台101沿x方向的正方向移动时，测焦单元可以测量被加工物料102的表面面型起伏数据，并且同时调焦单元104可以根据被加工物料102的表面面型起伏数据对加工单元105进行调整，但是，在沿x方向的逆方向移动时，此时需要通过测焦单元在x方向正方向测量的数据表来进行反推，如果路径31和路径33之间的间距，即纵向距离(路径32)较大，那么当沿路径33移动时，再沿用路径31中的表面面型起伏数据，可能会不精准。因此，通过在加工单元105的双侧设置第一测焦单元106和第二测焦单元108，可以在x方向正向时，启用第一测焦单元106，在x方向逆向时，启用第二测焦单元108。具体的工作原理与实施例一中的单个测焦单元的工作原理相同，此处不再赘述。

具体地，如图7所示，该装置由工件台101、测焦模块103、调焦单元104，加工单元105组成。所述测焦模块103由正向测焦单元(第一测焦单元106)和反向测焦单元(第二测焦单元108)组成，安装于所述加工单元105两侧，正向测焦单元测量点、反向测焦单元测量点和加工单元105所加工视场中心(加工点107)的连线成一条直线，且与所述加工路径31，33平行，所述正向测焦单元和反向测焦单元的测量面与加工单元105视场焦面共面。

该装置对放置在工件台101上的被加工物料102进行加工，工件台101承载的被加工物料102沿正向行走31(即沿x逆向行走)，反向测焦单元实时测出被加工物料102的表面高度数据，调焦单元104根据反向测焦单元测量的被加工物料102的表面高度数据调整加工单元105让加工单元105的视场焦平面始终保持在被加工物料102的加工面上，其中，加工单元105的焦平面的调整，通过其所安装的调焦单元104的调整实现。调焦单元104中的控制单元记录此过程的正向测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，以对加工后的被加工物料102进行是否离焦校验。工件台承载着被加工物料102沿反向行走33(即沿x正向行走)时，正向测焦单元测量被加工物料102表面高度数据，控制单元根据正向测焦单元测量的被加工物料102表面高度数据控制调焦单元104让加工单元105的视场焦平面始终保持在被加工物料102的加工面上。其中，加工单元105的焦平面的调整，通过其所安装的调焦单元104的调整实现。控制单元记录此过程的反向测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，以对加工后的被加工物料102进行是否离焦校验。

进一步的，控制单元还可以利用反向行走(即沿x正向运动时)时正向测焦单元记录的逆序数据，计算下一次正向行走时调焦单元104的位置，在下一次正向行走时，结合反向测焦单元记录的数据和上一次反向行走时正向测焦单元记录的逆序数据来控制调焦单元104；另外，控制单元可以利用正向行走(即沿x逆向运动时)时反向测焦单元记录的逆序数据，计算下一次反向行走时调焦单元104的位置，在下一次反向行走时，结合正向测焦单元记录的数据和上一次正向行走时反向测焦单元记录的逆序数据来控制调焦单元104。该内容与实施例一中的原理相同，即在一次运动中记录两次数据，在运动下一路径时可以直接使用。也就是一个正向行走和一个反向行走仅可以使用一个测焦单元实现。当纵向路径较短时，可以采用上述方式。此外，在反向行走(沿x正向运动)过程中，可以在加工之后，通过反向测焦单元再进行检验在加工时是否离焦，同样的，在正向行走(沿x负向运动)过程中，可以在加工之后，通过正向测焦单元再进行检验在加工时是否离焦，从而实现双侧设置测焦单元双向高精度调焦加工被加工物料102。

实施例三

本实施例是对前一实施例的优化。

图8是本发明实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图。如图8所示，该装置100中与实施例一、实施例二中相同的部件在本实施例中不再赘述，不同的是，调焦模块103包括第一测焦单元106和第二测焦单元108，第一测焦单元106与第二测焦单元108沿第三方向排列，第一测焦单元106和第二测焦单元108均位于加工单元105的一侧，第一测焦单元106的测量点和第二测焦单元108的测量点的连线中点与加工单元105的加工点的连线与第二方向平行，其中，第三方向分别与第二方向和第一方向垂直。

其中，如图8所示，第一方向为y方向，第二方向为x方向，第三方向为z方向。其中，第一测焦单元106的测量点和第二测焦单元108的测量点连线的中点与加工单元105的加工点的连线与第二方向x方向平行，其中，该装置的工作原理与实施例一中单个测焦单元的工作原理相同，不同的是，实施例一中测焦单元的测量点与加工单元105的加工点在同一直线上，并且与第二方向x方向平行，该实施例中的两个测焦单元的测量点的连线的中点与加工点在同一直线上，并且与第二方向x方向平行，其中，两个测焦单元的测量点的连线的中点可以作为实施例一中的测量点，该点的表面面型起伏数据为两个测焦单元的测量点的表面面型起伏数据的平均值。图8中的第一测焦单元106和第二测焦单元108均在加工单元105的右侧，在其他的实施例中还可以设置在加工单元105的左侧。工作原理与设置在右侧的工作原理相同。

以设置于右侧为例来说，当被加工物料沿x负向移动时，调焦单元104根据第一测焦单元106和第二测焦单元108的数据来调整加工单元，并逆序存储第一测焦单元106和第二测焦单元108的数据，以在被加工物料沿x正向移动时使用。另外，当被加工物料沿x正向移动时通过上一次沿x负向移动时的逆序存储第一测焦单元106和第二测焦单元108的数据来调整加工单元105，并且通过当前第一测焦单元106和第二测焦单元108来校验加工是否离焦。重复上述过程，直至被加工物料102被加工完成。

另外，通过两个测焦单元的测量点的表面面型起伏数据值的差值以及加工单元105的视场宽度41值可以检测出被加工物料102是否倾斜，当被加工物料102倾斜超过一定程度(倾斜角度大于预设倾斜角度，其中，倾斜角度可以约等于加工单元的焦深)时，调焦单元104中的控制单元控制警报器发生报警。

由此，该实施例不但可以通过两个测焦单元实现调焦控制，而且还可以测量倾斜角度，相较于实施例一和实施例二有进一步的有益效果。

实施例四

本实施例是对前一实施例的优化。

图9是本发明实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图。如图9所示，该装置100中为实施例一和实施例三的组合，其中，调焦模块103包括第一测焦单元106、第二测焦单元108和第三测焦单元109，第一测焦单元106位于加工单元105的一侧，第二测焦单元108和第三测焦单元109位于加工单元105的另一侧，第二测焦单元108和第三测焦单元109沿第三方向排列，第一测焦单元106的测量点与加工单元105的加工点的连线与第二方向平行，第二测焦单元108的测量点和第三测焦单元109的测量点的连线的中点与加工单元105的加工点的连线与第二方向平行，第三方向分别与第二方向和第一方向垂直。

可以理解的是，当工件台101沿x方向正向移动时，调焦单元104通过第一测焦单元106测量的被加工物料102的表面面型起伏数据来调整加工单元105，并通过第二测焦单元108和第三测焦单元109的连线中点的表面面型起伏数据来检验被加工后的被加工物料102的加工点是否离焦；当工件台101沿x方向负向移动时，调焦单元104通过第二测焦单元108和第三测焦单元109的连线中点的表面面型起伏数据来调整加工单元105，并通过第一测焦单元106的测量点的表面面型起伏数据来检验被加工后的被加工物料102的加工点是否离焦。另外，还可以通过第二测焦单元108和第三测焦单元109来检验被加工物料102是否倾斜。另外，在该实施例的基础上，如果路径31和路径33距离较近，当工件台101沿x方向正向移动时，还可以逆序记录第一测焦单元106表面面型起伏数据，当反向时，直接使用正向移动时，逆序的第一测焦单元106表面面型起伏数据来调整加工单元105；当工件台101沿x方向负向移动时，还可以逆序记录第二测焦单元108和第二测焦单元109的测量点的表面面型起伏数据，并在下一次反向时，可以直接使用第二测焦单元108和第二测焦单元109的测量点的表面面型起伏数据来调整加工单元105。

具体地，该装置由工件台101、测焦模块103、调焦单元104，加工单元105组成。所述测焦单元由0度测焦单元(第一测焦单元106)、120度测焦单元(第二测焦单元108)和240度测焦单元(第三测焦单元109)组成，安装于所述加工单元105周围，0度测焦单元测量点和加工单元105所加工视场中心的连线与所述加工路径31，33平行，120度测焦单元测量点和加工单元105所加工视场中心的连线与所述加工路径31，33成120度，240度测焦单元测量点和加工单元105所加工视场中心的连线与所述加工路径31，33成240度。0度测焦单元测量面、120度测焦单元测量面、240度测焦单元测量面与加工单元105视场焦面共面。所述0度测焦单元测量点、所述120度测焦单元测量点和所述240度测焦单元测量点组成的三角形的重心为加工单元视场的中心、所述120度测焦单元测量点和所述240度测焦单元测量点在加工路径31，33垂直方向上的距离小于加工单元105的加工视场的长度41。

该装置对放置在工件台101上的被加工物料102进行加工，工件台101承载被加工物料102沿正向行走31(即沿x负向行走)，120度测焦单元和240度测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，控制单元控制调焦单元104让加工单元105的视场焦平面始终保持在被加工物料102的加工面上，控制单元记录此过程的被加工物料102的表面起伏数据，控制单元根据120度测焦单元和240度测焦单元所测量被加工物料102的表面高度值，计算工件表面的倾斜dRx，当工件表面倾斜Rx达到加工单元的加工视场的焦深dF时，给出警告并记录在控制单元中，同时记录0度测焦单元的测量高度值。工件台101承载着被加工物料102沿反向行走33(即沿x正向移动)时，0度测焦单元测量被加工物料102表面高度数据，控制单元控制调焦单元104让加工单元105的视场焦平面始终保持在被加工物料102的加工面上，120度测焦单元和240度测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，并记录在控制单元。进一步的，控制单元结合正向运动31(沿x反向)时记录的0度调焦单元记录的逆序数据，计算反向运动33(沿x正向)时调焦单元104的位置；控制单元结合反向运动33(沿x正向)时记录的120度调焦单元记录的逆序数据和240度调焦单元记录的逆序数据，计算正向运动31(沿x反向)时调焦单元104的位置。进一步地，在沿x正向加工之后，可通过120度测焦单元和240度测焦单元的测量数据来检测加工点是否离焦，或者，在沿x负向加工之后，可通过0度测焦单元的测量数据来检验加工点是否离焦。因此实现三个测焦单元双向高精度调焦加工被加工物料102。

实施例五

本实施例是对前一实施例的优化。

图10是本发明实施例提出的离轴自动调焦装置的结构示意图。如图10所示，该装置100中与前述实施例相同的部件在本实施例中不再赘述，不同的是，调焦模块103包括第一测焦单元106、第二测焦单元108、第三测焦单元109和第四测焦单元110，第一测焦单元106和第二测焦单元108分别位于加工单元105的一侧，第三测焦单元109和第四测焦单元110分别位于加工单元105的另一侧，第一测焦单元106的测量点和第二测焦单元108的测量点的连线的中点与加工单元105的加工点的连线与第二方向平行，第三测焦单元109的测量点和第四测焦单元110的测量点的连线的中点与加工单元105的加工点的连线与第二方向平行。

可以理解的是，当工件台101沿x方向正向移动时，调焦单元104通过第一测焦单元106和第二测焦单元108连线中点的表面面型起伏数据来调整加工单元105，并通过第三测焦单元109和第四测焦单元110的连线中点的表面面型起伏数据来检验被加工后的被加工物料102的加工点是否离焦；当工件台101沿x方向负向移动时，调焦单元104通过第三测焦单元109和第四测焦单元110的连线中点的表面面型起伏数据来调整加工单元105，并通过第一测焦单元106和第二测焦单元108连线中点的表面面型起伏数据来检验被加工后的被加工物料102的加工点是否离焦。另外，还可以通过第一测焦单元106和第二测焦单元108或者第三测焦单元109和第四测焦单元110来检验被加工物料102是否倾斜。

具体地，该装置由工件台101、测焦模块103、调焦单元104，加工单元105组成。所述测焦模块103由正向左测焦单元(第一测焦单元106)、正向右测焦单元(第二测焦单元108)、反向左测焦单元(第三测焦单元109)和反向右测焦单元(第四测焦单元110)组成，安装于所述加工单元105周围，正向左测焦单元测量点和正向右测焦单元测量点的连线与所述加工路径31,33垂直，反向左测焦单元测量点和反向右测焦单元测量点的连线与所述加工路径31,33垂直，正向左测焦单元测量点和正向右测焦单元测量点的连线中心点和反向左测焦单元测量点和反向右测焦单元测量点的连线中心点的连线经过加工单元105所加工视场中心，且与所述加工路径31,33平行。正向左测焦单元测量面、正向右测焦单元测量面、反向左测焦单元测量面、反向右测焦单元测量面与加工单元105视场焦面共面。所述正向左测焦单元测量面、正向右测焦单元测量面、反向左测焦单元测量面、反向右测焦单元测量面组成的四边形的中心为加工单元105视场的中心，所述正向左测焦单元测量点和所述正向右测焦单元测量点在加工路径31,33垂直方向上的距离小于加工单元的加工视场的高度41，所述反向左测焦单元测量点和所述反向右测焦单元测量点在加工路径31,33垂直方向(第三方向z方向)上的距离小于加工单元5的加工视场的高度41。以使得获取的加工单元105的加工点的表面面型起伏数据更加精准。

该装置对放置在工件台101上的被加工物料102进行加工，工件台101承载被加工物料102沿正向行走31(沿x负向)，反向左测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，反向右测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，控制单元根据反向左测焦单元和反向右测焦单元的数据控制调焦单元104让加工单元105的视场焦平面始终保持在被加工物料102的加工面上，控制单元记录此过程的工件的表面起伏数据，正向左测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，正向右测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，控制单元根据正向左测焦单元、正向右测焦单元所测量被加工物料102的表面高度值，计算工件表面的倾斜dRx，当工件表面倾斜Rx达到加工单元105的加工视场的焦深dF时，给出警告并记录在控制单元中(校验是否离焦)。工件台101承载着被加工物料102沿反向行走33(沿x正向)时，正向左测焦单元测量被加工物料102表面高度数据，正向右测焦单元测量被加工物料102表面高度数据，控制单元根据正向左测焦单元和正向右测焦单元控制调焦单元104让加工单元105的视场焦平面始终保持在被加工物料102的加工面上，反向左测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，反向右测焦单元测量被加工物料102的表面高度值，并记录在控制单元。控制单元根据反向左测焦单元和反向右测焦单元所测量被加工物料102的表面高度值，计算工件表面的倾斜dRx，当工件表面倾斜Rx大于加工单元105的加工视场的焦深dF时，给出警告并记录在控制单元中(校验是否离焦)。进一步的，控制单元结合反向运动33(沿x正向)时记录的正向左调焦单元记录的数据和正向右调焦单元记录的数据，计算正向运动31时调焦单元104的位置；控制单元结合正向运动31(沿x负向)时记录的反向左调焦单元记录的数据和反向右调焦单元记录的数据，计算反向运动时调焦单元104的位置。因此实现四测焦单元双向高精度调焦加工被加工物料102。

下面详细介绍本发明实施例提出的离轴自动调焦方法。

图11是本发明实施例提出的离轴自动调焦方法的流程图。如图11所示，该方法包括以下步骤：

S101，获取多个测量点的表面面型起伏数据；

S102，获取调焦模块和工件台之间的相对运动速度；

S103，获取测焦单元和加工单元之间的位置关系；

S104，根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和位置关系获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据；

S105，根据加工点处被加工物料的表面面型起伏数据以及加工单元的焦面位置调整加工单元和测焦单元沿第一方向的高度，以使被加工物料的被加工面始终处于加工单元的焦面上。

其中，该方法适用于前述的五个实施例的装置。

具体地，以一个测焦单元为例来说，即基于实施例一所述的装置实现。

步骤S103获取测焦单元和加工单元之间的位置关系包括：

获取第一测焦单元的测量点和加工单元的加工点之间的第一间距；

步骤S105根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和位置关系获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据包括：

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和第一间距获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据。

在该实施例中，如图12所示，该控制单元将获取得到的工件台101运动过程的被加工物料位置10和第一测焦单元106所测得的被加工物料102的表面高度数据7相关联，第一测焦单元106和加工单元105的水平偏差13以及调焦单元104的高度信息14，通过处理算法8计算得到调焦单元104和工件台101的被加工物料位置10相关的运动期望位置25，按照规划下发给调焦单元104运动，实现被加工物料102加工过程的加工单元105的焦面控制。

所述控制算法由输入9，处理算法8，输出26组成，所述输入9由行走路径类型11、当前路径方向12、第一测焦单元106和加工单元105的水平向偏差13、被加工物料102当前实时位置10、第一测焦单元106所测被加工物料表面高度实时数据7、上一路径方向测焦单元所测工件表面高度数据表17、调焦单元104实时位置14等组成。所述处理算法8由逻辑运算器16、低通滤波器15、前馈器21、陷波器18、空间滤波器19以及被加工物料时工件位置10的对应表20等组成。所述对应表20由被加工物料位置10按照一定距离间隔记录调焦单元104运动期望位置组成的一组数据缓存，数据缓存的长度由测焦单元106和加工单元105的水平偏差13和水平运动的速度所确定，所述输出包括调焦单元104和工件台101的被加工物料位置对应的运动期望位置25。

根据本发明的一个实施例，基于实施例二所述的装置实现，第一测焦单元位于加工单元沿第二方向的正向位置，第二测焦单元位于加工单元沿第二方向的逆向位置；

获取测焦单元和加工单元之间的位置关系包括：

当运动台沿第二方向正向移动时，获取第一测焦单元的测量点和加工单元的加工点之间的第二间距；

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和位置关系获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据包括：

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和第二间距获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据；

当运动台沿第二方向逆向移动时，获取第二测焦单元的测量点和加工单元的加工点之间的第三间距；

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和位置关系获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据包括：

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和第三间距获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据。

在该实施例中，如图13所示，该控制单元将正向测焦单元所测得的被加工物料102的表面高度数据7-1、反向测焦单元所测得的被加工物料102的表面高度数据7-2分别和获取得到的工件台101运动过程的被加工物料位置10相对应，根据当前路径方向12的不同，分别将正向测焦单元和加工单元105的水平偏差13-1或者反向测焦单元和加工单元105的水平偏差13-2、以及调焦单元104的高度信息14，通过处理算法8计算得到调焦单元104和工件台101的工件位置10相关的运动期望位置25，按照规划下发给调焦单元104运动，实现被加工物料102加工过程的加工单元105的焦面控制。

所述控制算法由输入9，处理算法8，输出26组成，所述输入9由行走路径类型11、当前路径方向12、正向测焦单元和加工单元105的水平向偏差13-1、反向测焦单元和加工单元105的水平向偏差13-2、工件当前实时位置10、正向测焦单元所测工件表面高度实时数据7-1、反向测焦单元所测工件表面高度实时数据7-2、上一路径方向正向测焦单元所测工件表面高度数据表17-1、上一路径方向反向测焦单元所测工件表面高度数据表17-2、调焦单元实时位置14等组成。所述处理算法8由逻辑运算器16、正向测焦数据低通滤波器15-1、正向测焦数据低通滤波器15-2、前馈器21、陷波器18、空间滤波器19和计算得到的由调焦单元104运动期望位置20和加工工件时工件位置10对应表20等组成。所述逻辑运算器16根据当前路径方向12选择正向测焦数据低通滤波器15-1输出还是反向测焦数据低通滤波器的输出进入下一环的数据处理环节，所述逻辑运算器16根据当前路径方向12选择存储上一路径方向正向测焦单元所测工件表面高度数据表17-1还是上一路径方向反向测焦单元所测工件表面高度数据表17-2。所述输出由调焦单元104和工件台101的被加工物料位置10对应的运动期望位置25组成。

根据本发明的一个实施例，基于实施例三所述的装置实现，获取测焦单元和加工单元之间的位置关系包括：

获取第一测焦单元106的测量点和第二测焦单元108的测量点的连线的中心和加工单元的加工点的第四间距；

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和位置关系获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据包括：

根据第一测焦单元106的测量点的表面面型起伏数据、第二测焦单元108的测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和第四间距获取加工点处被加工物料102的表面面型起伏数据。

在调整加工单元和测焦单元沿第一方向的高度之后，还包括：

获取沿第三方向排列的两个测焦单元的测量点连线之间的第九间距；

根据连线之间的第九间距、两个测焦单元的测量点的表面面型起伏数据获取被测加工物料的倾斜角度；

当倾斜角度大于预设角度时，控制警报器进行报警。

需要说明的是，该实施例中的步骤与前述实施例中的算法相同，并且相关内容已在装置实施例中详述，此处不再赘述。

根据本发明的一个实施例，基于实施例四所述的装置实现，第一测焦单元位于加工单元沿第二方向的正向位置，第二测焦单元和第三测焦单元位于加工单元沿第二方向的逆向位置；

获取测焦单元和加工单元之间的位置关系包括：

当运动台沿第二方向正向移动时，获取第一测焦单元的测量点和加工单元的加工点之间的第五间距；

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和位置关系获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据包括：

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和第五间距获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据；

当运动台沿第二方向逆向移动时，获取第二测焦单元的测量点和第三测焦单元的测量点连线的中点和加工单元的加工点之间的第六间距；

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和位置关系获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据包括：

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和第六间距获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据。

在调整加工单元和测焦单元沿第一方向的高度之后，还包括：

获取沿第三方向排列的两个测焦单元的测量点连线之间的第九间距；

根据连线之间的第九间距、两个测焦单元的测量点的表面面型起伏数据获取被测加工物料的倾斜角度；

当倾斜角度大于预设角度时，控制警报器进行报警。

如图14所示，该控制单元将0度测焦单元所测得的被加工物料102的表面高度数据7-1、120度测焦单元所测得的被加工物料102的表面高度数据7-2、240度测焦单元所测得的被加工物料102的表面高度数据7-3分别和获取得到的工件台101运动过程的工件位置10相对应，根据当前路径方向12的不同，分别将0度测焦单元和加工单元105的水平偏差13-1或者120度测焦单元，240度测焦单元连线和加工单元105的水平偏差13-2、以及调焦单元104的高度信息14，通过处理算法8计算得到调焦单元104和工件台101的被加工物料位置10相关的运动期望位置25，按照规划下发给调焦单元104运动，实现被加工物料102加工过程的加工单元105的焦面控制以及对被加工物料102在加工单元105的视场内的倾斜角度27。

所述控制算法由输入9，处理算法8，输出26组成，所述输入9由行走路径类型11、当前路径方向12、0度测焦单元和加工单元105的水平向偏差13-1、120度测焦单元和240度测焦单元的连线和加工单元105的水平向偏差13-2、工件当前实时位置10、0度测焦单元所测工件表面高度实时数据7-1、120度测焦单元所测工件表面高度实时数据7-2、240度测焦单元所测工件表面高度实时数据7-3、上一路径方向0度测焦单元所测工件表面高度数据表17-1、上一路径方向120度测焦单元所测工件表面高度数据表17-2、上一路径方向240度测焦单元所测工件表面高度数据表17-3、调焦单元实时位置14等组成。所述处理算法8由逻辑运算器16、0度测焦数据低通滤波器15-1、120度测焦数据低通滤波器15-2、240度测焦数据低通滤波器15-3、前馈器21、陷波器18、空间滤波器19和计算得到的由调焦单元104运动期望位置20和加工物料实时位置10对应表20等组成。所述逻辑运算器16根据当前路径方向12选择0度测焦数据低通滤波器15-1输出还是120度测焦数据低通滤波器15-2和240度测焦数据低通滤波器15-3的输出的综合结果进入下一环的数据处理环节，所述逻辑运算器16根据当前路径方向12选择存储上一路径方向0度测焦单元所测工件表面高度数据表17-1还是上一路径方向120度测焦单元所测工件表面高度数据表17-2和上一路径方向240度测焦单元所测工件表面高度数据表17-3的综合结果。所述综合结果为120度测焦数据低通滤波器15-1和240度测焦数据低通滤波器15-2的输出的平均值和差值，所述平均值，可作为反向调焦数据使用，所述差值和两个测焦单元之间距离，可得到工件在视场内的倾斜，所述输出由调焦单元104和工件台101的被加工物料位置10对应的运动期望位置25组成。

根据本发明的一个实施例，基于实施例五所述的装置实现，第一测焦单元和第二测焦单元位于加工单元沿第二方向的正向位置，第三测焦单元和第四测焦单元位于加工单元沿第二方向的逆向位置；

获取测焦单元和加工单元之间的位置关系包括：

当运动台沿第二方向正向移动时，获取第一测焦单元的测量点和第二测焦单元的测量点的连线的中点和加工单元的加工点之间的第七间距；

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和位置关系获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据包括：

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和第七间距获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据；

当运动台沿第二方向逆向移动时，获取第三测焦单元的测量点和第四测焦单元的测量点连线的中点和加工单元的加工点之间的第八间距；

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和位置关系获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据包括：

根据多个测量点的表面面型起伏数据、相对运动速度和第八间距获取加工点处被加工物料的表面面型起伏数据。

根据本发明的一个实施例，在调整加工单元和测焦单元沿第一方向的高度之后，还包括：

获取沿第三方向排列的两个测焦单元的测量点连线之间的第九间距；

根据连线之间的第九间距、两个测焦单元的测量点的表面面型起伏数据获取被测加工物料的倾斜角度；

当倾斜角度大于预设角度时，控制警报器进行报警。

如图15所示，该控制单元将正向右测焦单元所测得的被加工物料102的表面高度数据7-1、正向左测焦单元所测得的被加工物料102的表面高度数据7-2、反向左测焦单元所测得的被加工物料102的表面高度数据7-3、反向右测焦单元所测得的被加工物料102的表面高度数据7-4分别和获取得到的工件台101运动过程的工件位置10和相关联，根据当前路径方向12的不同，分别将正向左测焦单元，正向右测焦单元连线和加工单元105的水平偏差13-1或者反向左测焦单元，反向右测焦单元连线和加工单元105的水平偏差13-2、以及调焦单元104的高度信息14，通过处理算法8计算得到调焦单元104和工件台101的工件位置10相关的运动期望位置25，按照规划下发给调焦单元104运动，实现被加工物料102加工过程的加工单元105的焦面控制以及依据当前路径方向12确定对被加工物料102在加工单元105的视场内的正向运动倾斜角度27-1和反向运动倾斜角度27-2。

所述控制算法由输入9，处理算法8，输出26组成，所述输入9由行走路径类型11、当前路径方向12、正向左测焦单元，正向右测焦单元连线和加工单元5的水平向偏差13-1、反向左测焦单元，反向右测焦单元连线和加工单元5的水平向偏差13-2、工件当前实时位置10、正向右测焦单元所测工件表面高度实时数据7-1、正向左测焦单元所测工件表面高度实时数据7-2、反向左测焦单元所测工件表面高度实时数据7-3、反向右测焦单元所测工件表面高度实时数据7-4、上一路径方向正向右测焦单元所测工件表面高度数据表17-1、上一路径方向正向左测焦单元所测工件表面高度数据表17-2、上一路径方向反向左测焦单元所测工件表面高度数据表17-3、上一路径方向反向右测焦单元所测工件表面高度数据表17-4、调焦单元实时位置14等组成。所述处理算法8由逻辑运算器16、正向右测焦数据低通滤波器15-1、正向左测焦数据低通滤波器15-2、反向左测焦数据低通滤波器15-3、反向右测焦数据低通滤波器15-4、前馈器21、陷波器18、空间滤波器19和计算得到的由调焦单元104运动期望位置25和加工物料时工件位置10对应表20等组成。所述逻辑运算器16根据当前路径方向12选择正向左测焦数据低通滤波器15-2和正向右测焦数据低通滤波器15-1的输出的综合结果输出还是反向左测焦数据低通滤波器15-3和反向右测焦数据低通滤波器15-4的输出的综合结果进入下一环的数据处理环节，所述逻辑运算器16根据当前路径方向12选择存储上一路径方向正向左测焦单元所测工件表面高度数据表17-2和上一路径方向正向右测焦单元所测工件表面高度数据表17-1的综合结果还是上一路径方向反向左测焦单元所测工件表面高度数据表17-3和上一路径方向反向右测焦单元所测工件表面高度数据表17-4的综合结果。所述综合结果为同向两个测焦数据低通滤波器输出的平均值和差值，所述平均值，可作为调焦数据使用，所述差值和同向两个测焦单元之间距离，可得到工件在视场内的倾斜，所述输出由调焦单元104和工件台101的被加工物料位置10对应的运动期望位置25组成。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种离轴自动调焦装置，其特征在于，包括：

工件台，所述工件台包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于承载被加工物料；

调焦模块，位于所述被加工物料远离所述工件台的一侧，所述调焦模块和所述工件台在第二方向上具有相对运动；

所述调焦模块包括至少一个测焦单元、调焦单元和加工单元，至少一个所述测焦单元和所述加工单元均安装在所述调焦单元上，所述测焦单元用于在所述调焦模块和所述工件台相对运动过程中，测量所述被加工物料的表面面型起伏数据；所述调焦单元用于根据所述被测加工物料的表面面型起伏数据、所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系，以及所述调焦模块和所述工件台在所述第二方向上的相对运动速度，同时调整所述加工单元和所述测焦单元沿第一方向的高度，以使所述被加工物料的被加工面始终处于所述加工单元的焦面上，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直且平行于所述第一表面指向所述第二表面的方向。

2.根据权利要求1所述的离轴自动调焦装置，其特征在于，所述测焦单元的测量面与所述加工单元的焦面共面。

3.根据权利要求1所述的离轴自动调焦装置，其特征在于，所述工件台承载所述被加工物料沿第二方向移动，所述第二方向构成的路径为弓字型路径或之字型路径。

4.根据权利要求3所述的离轴自动调焦装置，其特征在于，所述调焦模块包括第一测焦单元，所述第一测焦单元位于所述加工单元的一侧，所述第一测焦单元和所述加工单元沿所述第二方向排列，所述第一测焦单元的测量点和所述加工单元的加工点的连线与所述第二方向平行。

5.根据权利要求3所述的离轴自动调焦装置，其特征在于，所述调焦模块包括第一测焦单元和第二测焦单元，所述第一测焦单元、所述加工单元、所述第二测焦单元依次沿所述第二方向排列，所述第一测焦单元和所述第二测焦单元分别位于所述加工单元的两侧，所述第一测焦单元的测量点、所述第二测焦单元的测量点和所述加工单元的加工点的连线与所述第二方向平行。

6.根据权利要求3所述的离轴自动调焦装置，其特征在于，所述调焦模块包括第一测焦单元和第二测焦单元，所述第一测焦单元与所述第二测焦单元沿第三方向排列，所述第一测焦单元和所述第二测焦单元均位于所述加工单元的一侧，所述第一测焦单元的测量点和所述第二测焦单元的测量点的连线中点与所述加工单元的加工点的连线与所述第二方向平行，其中，所述第三方向分别与所述第二方向和所述第一方向垂直。

7.根据权利要求3所述的离轴自动调焦装置，其特征在于，所述调焦模块包括第一测焦单元、第二测焦单元和第三测焦单元，所述第一测焦单元位于所述加工单元的一侧，所述第二测焦单元和所述第三测焦单元位于所述加工单元的另一侧，所述第二测焦单元和所述第三测焦单元沿第三方向排列，所述第一测焦单元的测量点与所述加工单元的加工点的连线与所述第二方向平行，所述第二测焦单元的测量点和所述第三测焦单元的测量点的连线的中点与所述加工单元的加工点的连线与所述第二方向平行，所述第三方向分别与所述第二方向和所述第一方向垂直。

8.根据权利要求3所述的离轴自动调焦装置，其特征在于，所述调焦模块包括第一测焦单元、第二测焦单元、第三测焦单元和第四测焦单元，所述第一测焦单元和所述第二测焦单元分别位于所述加工单元的一侧，所述第三测焦单元和所述第四测焦单元分别位于所述加工单元的另一侧，所述第一测焦单元的测量点和所述第二测焦单元的测量点的连线的中点与所述加工单元的加工点的连线与所述第二方向平行，所述第三测焦单元的测量点和所述第四测焦单元的测量点的连线的中点与所述加工单元的加工点的连线与所述第二方向平行。

9.一种离轴自动调焦方法，其特征在于，基于如权利要求1-8任一项所述的离轴自动调焦装置实现，所述方法包括以下步骤：

获取多个测量点的表面面型起伏数据；

获取所述调焦模块和所述工件台之间的相对运动速度；

获取所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系；

根据所述多个测量点的表面面型起伏数据、所述相对运动速度和所述位置关系获取加工点处所述被加工物料的表面面型起伏数据；

根据所述加工点处所述被加工物料的表面面型起伏数据以及所述加工单元的焦面位置调整所述加工单元和所述测焦单元沿第一方向的高度，以使所述被加工物料的被加工面始终处于所述加工单元的焦面上。

10.根据权利要求9所述的离轴自动调焦方法，其特征在于，基于如权利要求4所述的离轴自动调焦装置实现，

所述获取所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系包括：

获取所述第一测焦单元的测量点和所述加工单元的加工点之间的第一间距。

11.根据权利要求9所述的离轴自动调焦方法，其特征在于，基于如权利要求5所述的离轴自动调焦装置实现，

所述第一测焦单元位于所述加工单元沿所述第二方向的正向位置，所述第二测焦单元位于所述加工单元沿所述第二方向的逆向位置；

所述获取所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系包括：

当所述运动台沿所述第二方向正向移动时，获取所述第一测焦单元的测量点和所述加工单元的加工点之间的第二间距；

当所述运动台沿所述第二方向逆向移动时，获取所述第二测焦单元的测量点和所述加工单元的加工点之间的第三间距。

12.根据权利要求9所述的离轴自动调焦方法，其特征在于，基于如权利要求6所述的离轴自动调焦装置实现，

所述获取所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系包括：

获取所述第一测焦单元的测量点和所述第二测焦单元的测量点的连线的中心和所述加工单元的加工点的第四间距。

13.根据权利要求9所述的离轴自动调焦方法，其特征在于，基于如权利要求7所述的离轴自动调焦装置实现，

所述第一测焦单元位于所述加工单元沿所述第二方向的正向位置，所述第二测焦单元和所述第三测焦单元位于所述加工单元沿所述第二方向的逆向位置；

所述获取所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系包括：

当所述运动台沿所述第二方向正向移动时，获取所述第一测焦单元的测量点和所述加工单元的加工点之间的第五间距；

当所述运动台沿所述第二方向逆向移动时，获取所述第二测焦单元的测量点和所述第三测焦单元的测量点连线的中点和所述加工单元的加工点之间的第六间距。

14.根据权利要求9所述的离轴自动调焦方法，其特征在于，基于如权利要求8所述的离轴自动调焦装置实现，

所述第一测焦单元和所述第二测焦单元位于所述加工单元沿所述第二方向的正向位置，所述第三测焦单元和所述第四测焦单元位于所述加工单元沿所述第二方向的逆向位置；

所述获取所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系包括：

当所述运动台沿所述第二方向正向移动时，获取所述第一测焦单元的测量点和所述第二测焦单元的测量点的连线的中点和所述加工单元的加工点之间的第七间距；

当所述运动台沿所述第二方向逆向移动时，获取所述第三测焦单元的测量点和所述第四测焦单元的测量点连线的中点和所述加工单元的加工点之间的第八间距。

15.根据权利要求12-14任一项所述的离轴自动调焦方法，其特征在于，在调整所述加工单元和所述测焦单元沿第一方向的高度之后，还包括：

获取沿第三方向排列的两个测焦单元的测量点连线之间的第九间距；

根据所述连线之间的第九间距、两个测焦单元的测量点的表面面型起伏数据获取所述被测加工物料的倾斜角度；

当所述倾斜角度大于预设角度时，控制警报器进行报警。

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