CN115342738A - 一种差分式色共焦高度测量系统和涂胶装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及差分式色共焦高度测量系统和涂胶装置，包括第一测量支路、第二测量支路以及主控制模块，第一测量支路包括第一光源、第一光谱仪以及第一光笔，第一光源连接第一光谱仪和第一光笔，第一测量支路测量被测工件的第一测量点以获得第一光谱数据；第二测量支路用于获取被测工件的第二测量点的高度，或获取被测工件的第二测量点的反射光以获得第二光谱数据；主控制模块用于根据第一测量点的高度和第二测量点的高度得到第一测量点和第二测量点的高度差。本发明通过差分及色共焦的方式测量被测工件，能有效消除被测工件因加工误差、现场环境和设备自身机械振动引起的误差以及安装误差，而准确得到被测工件上两个测量点的高度差。
Description
技术领域
本发明涉及精密测量技术领域，尤其涉及一种差分式色共焦高度测量系统和涂胶装置。
背景技术
近年来，面板领域、半导体芯片行业对于涂胶厚度、光刻胶厚度等的控制要求越来越高，通常是微米(μm)级。比如，有些光刻胶的总厚度要求2μm-5μm,有些材料的涂抹厚度要求逐渐达到纳米(nm)级。对于此类厚度非常薄的胶层，不能采用常规的机械接触式的测量方法(如机械探针)，不然薄的胶层可能被划破。
因此，对于薄的胶层只能采用非接触式测量，也就是通过非接触法测量产品的厚度或高度，如涂胶厚度、光刻胶厚度、光学薄膜、透明光学元件以及反光金属元件的测量。非接触式测量目前主要的方式有激光三角法和光谱色共焦法。激光三角法的国际先进水平的代表者是日本基恩仕(Keyence)，其产品可以做到2um左右的误差，但是该技术的误差偏大不能满足超高精度的测量要求。此外，激光三角法利用反射光实现测量的原理决定了无法对透明元件进行测量，因为其激光束会直接穿越透明材料致使反射光几乎为零，从而导致透明元件厚度测量结果几乎为0。
光谱色共焦法作为一种新技术，近几年也受到了一些厂商的追捧，但是由于该产品的精度太高(亚微米级)，在实际使用中存在如下问题：(1)被测元件加工误差可能大于亚微米(包括被测元件的变形和装夹工具的误差)；(2)任何测试现场机械传动装置的运动和现场环境的震动都可能引起光谱色共焦设备中的光笔的抖动；(3)任何测试现场机械传动装置的运动和现场环境的震动都可能引起被测工件的抖动；上述这些问题引起的误差远大于亚微米级，以至于导致测试结果不准确，严重时甚至无法测量。此外，安装调校精度无法达到100％的水平也会引起测量误差。并且存在光谱数据处理量大，厚度(或高度)和位置信息存在控制时间差等原因，无法满足大批量在线快速测量需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种差分式色共焦高度测量系统和涂胶装置，通过差分及色共焦的方式对被测工件进行测量，能有效消除被测工件因加工误差、现场环境和设备自身机械振动引起的误差以及安装误差，而得到被测工件上两个测量点的高度差。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种差分式色共焦高度测量系统，作为其中一种实施方式，该差分式色共焦高度测量系统包括第一测量支路、第二测量支路以及主控制模块；其中，
所述第一测量支路包括第一光源、第一光谱仪以及第一光笔，所述第一光源连接所述第一光谱仪和所述第一光笔，所述第一光源发出宽带连续光至所述第一光笔，所述第一光笔将所述宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的第一测量点上，所述第一光谱仪接收所述第一测量点的反射光以获得第一光谱数据；
所述第二测量支路用于获取所述被测工件的第二测量点的高度，或获取所述被测工件的所述第二测量点的反射光以获得第二光谱数据；
所述主控制模块用于根据所述第一测量点的高度和所述第二测量点的高度得到所述第一测量点和所述第二测量点的高度差，其中，所述第一测量点的高度根据所述第一光谱数据确定，在所述第二测量支路用于获得所述第二光谱数据时，所述第二测量支路或所述主控制模块还用于根据所述第二光谱数据获取所述第二测量点的高度。
作为其中一种实施方式，所述第二测量支路包括第二光源、第二光谱仪以及第二光笔，所述第二光源连接所述第二光谱仪和所述第二光笔，所述第二光源发出宽带连续光至所述第二光笔，所述第二光笔将所述宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的第二测量点上，所述第二光谱仪接收所述第二测量点的反射光以获得第二光谱数据；其中，
所述第一光谱仪还用于根据所述第一光谱数据确定所述第一测量点的高度，所述第二光谱仪还用于根据所述第二光谱数据确定所述第二测量点的高度。
作为其中一种实施方式，所述差分式共焦测量系统还包括运动控制机构和编码器模块，所述主控制模块与所述运动控制机构连接，用于控制所述运动控制机构移动以移动所述被测工件；所述编码器模块连接所述运动控制机构和所述主控制模块，用于获取所述运动控制机构的位置信息并发送至所述主控制模块，其中，所述位置信息与所述第一测量点和第二测量点相对应。
作为其中一种实施方式，所述差分式共焦测量系统还包括运动控制机构和编码器模块，所述主控制模块与所述运动控制机构连接，用于控制所述运动控制机构移动以移动所述被测工件；所述编码器模块连接所述运动控制机构与所述第一光谱仪，以及连接所述运动控制模块与所述第二光谱仪，用于获取所述运动控制机构的位置信息并发送至所述第一光谱仪和所述第二光谱仪，其中，所述位置信息与所述第一测量点和第二测量点相对应。
作为其中一种实施方式，所述运动控制机构包括第一传动单元、第二传动单元和连接块，所述第一传动单元用于沿第一方向移动被测工件，所述第二传动单元用于沿第二方向移动被测工件，所述连接块用于连接所述第一传动单元和所述第二传动单元。
作为其中一种实施方式，所述第一光谱仪和所述第二光谱仪均包括光强自动调节装置，所述光强自动调节装置用于根据所述被测工件表面反射光的强度自动调节光源强度。
作为其中一种实施方式，所述主控制模块还与监测系统连接，接收所述监测系统获取的所述被测工件的图像信息，以根据所述被测工件的图像信息进行异常分析，以判定异常的被测工件。
作为其中一种实施方式，所述主控制模块还与异常执行模块连接，以用于控制所述异常执行模块移除异常的被测工件。
作为其中一种实施方式，所述第二测量支路包括接触式数字高度传感器，所述接触式数字高度传感器用于获取所述被测工件的第二测量点的高度。
根据本发明实施例的另一方面，还提供一种涂胶装置，所述涂胶装置包括涂胶模块和如上述任一项所述的差分式色共焦高度测量系统，所述涂胶模块设置于所述第一光笔和第二光笔之间。
综上，本实施例提供的差分式色共焦高度测量系统和涂胶装置，通过设置第一测量支路、第二测量支路以及主控制模块，第一测量支路包括第一光源、第一光谱仪以及第一光笔，第一光源连接第一光谱仪和第一光笔，第一光源发出宽带连续光至第一光笔，第一光笔将宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的第一测量点上，第一光谱仪接收第一测量点的反射光以获得第一光谱数据；第二测量支路用于获取被测工件的第二测量点的高度，或获取被测工件的第二测量点的反射光以获得第二光谱数据；主控制模块用于根据第一测量点的高度和第二测量点的高度得到第一测量点和第二测量点的高度差，其中，第一测量点的高度根据第一光谱数据确定，在第二测量支路用于获得第二光谱数据时，第二测量支路或主控制模块还用于根据第二光谱数据获取第二测量点的高度。从而本申请能有效消除被测工件因加工时装夹引起的误差、现场环境和设备自身机械振动引起的误差以及安装误差，而得到被测工件上两个测量点的高度差。
附图说明
图1为本发明一实施例的差分式共焦测量系统结构框图。
图2为本发明一实施例的双光笔差分式色共焦测量示意图。
图3为本发明另一实施方式提供的差分式色共焦高度测量系统结构框图。
图4为发明一实施方式提供的差分式色共焦高度测量系统的部分具体结构示意图。
图5为本发明第二实施例提供的差分式色共焦高度测量系统结构框图。
图6为本发明第三实施例提供的差分式色共焦高度测量系统的部分结构示意图。
图7为本发明第四实施例提供的差分式色共焦高度测量系统的测量示意图。
图8为本发明第五实施例提供的涂胶装置的部分结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，为了描述时清楚、简便，下文在描述不同实施例时，不同图中相同的部件使用相同的标记，且附图中的各部件的连接方式请结合附图和相应文字说明进行理解。
第一实施例
请参考图1，图1为本发明一实施例的差分式共焦测量系统结构框图。如图1所示，差分式共焦测量系统包括第一测量支路、第二测量支路以及主控制模块130。其中，第一测量支路包括第一光源110、第一光谱仪111以及第一光笔112，第一光源110连接第一光谱仪111和第一光笔112，第一光源110发出宽带连续光至第一光笔112，第一光笔112将宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的第一测量点上，第一光谱仪111接收第一测量点的反射光以获得第一光谱数据。第二测量支路包括第二光源120、第二光谱仪121以及第二光笔122，第二光源120连接第二光谱仪121和第二光笔122，第二光源120发出宽带连续光至第二光笔122，第二光笔122将宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的第二测量点上，第二光谱仪121接收第二测量点的反射光以获得第二光谱数据。主控制模块130与第一光谱仪111和第二光谱仪121连接，以接收第一光谱数据和第二光谱数据，并根据第一光谱数据和第二光谱数据得到第一测量点的高度(也可以理解为被测工件第一测量点的厚度)和第二测量点的高度(也可以理解为被测工件第二测量点的厚度)，以得到第一测量点和第二测量点的高度差。
具体地，光源(第一光源110和第二光源120)发出宽带连续光(如LED或钨灯等)，分别连接光笔(第一光笔112和第二光笔122)和光谱仪(第一光谱仪111和第二光谱仪121)。光笔将光源发出的宽带连续光聚焦形成色共焦光束，照射到被测工件上(分别照射在第一测量点和第二测量点)，然后被测工件反射某一波长的光回到光笔，经光纤耦合后导入光谱仪内，光谱仪(第一光谱仪111和第二光谱仪121)获得相应的光谱数据(第一光谱数据和第二光谱数据)。主控制模块130根据第一光谱数据和第二光谱数据分别解析出被测工件第一测量点和第二测量点的高度，然后通过差值计算得到第一测量点和第二测量点的高度差。例如，在进行被测工件上的涂胶厚度测量时，第一光笔112定点(第一测量点)于被测工件上的涂胶，即测量涂胶元件处的高度，第二光笔122定点(第二测量点)于第一测量点相邻近的基材基准面。以第一光笔112在第一测量点测量的高度值为H1，第二光笔122在第二测量点测量的高度值为H2，对于两个测量点相邻近的情况则可认为第一测量点与第二测量点的基材基准面非常接近，因此涂胶的厚度值可为H1和H2的差值，即涂胶厚度Z＝H1-H2。由于H1和H2中均包含一些误差因素，例如被测工件的装夹引起的误差、实际高度和现场环境、设备自身机械振动引起的被测工件与光笔之间的相对起伏，以及测量系统水平面安装误差等，因此通过上述差分的方案可以)有效剔除被测工件因加工时装夹引起的误差、现场环境和设备自身机械振动引起的误差以及安装误差，得到涂胶的真实厚度Z。
为了更好的理解本技术方案，请结合参考图1和图2，图2为本发明一实施例的双光笔差分式色共焦测量示意图。如图2所示，第一光笔112聚焦形成的色共焦光束，照射到被测工件上的涂胶210(第一测量点)上，然后反射某一波长的光回到第一光笔112，经光纤耦合后导入第一光谱仪111内，第一光谱仪111获得第一光谱数据，主控制模块130根据第一光谱数据解析出被测工件的涂胶210处的高度。第二光笔122聚焦形成的色共焦光束，照射到被测工件的基准面211(第二测量点)上，然后反射某一波长的光回到第二光笔122，经光纤耦合后导入第二光谱仪121内，第二光谱仪121获得第二光谱数据，主控制模块130根据第二光谱数据解析出被测工件的基准面211处的高度。
请参考图3，图3为本发明另一实施方式提供的差分式色共焦高度测量系统结构框图。如图3所示，该差分式共焦测量系统还包括运动控制机构140和编码器模块150，主控制模块130与运动控制机构140连接，用于控制运动控制机构140移动以移动被测工件；编码器模块150连接运动控制机构140和主控制模块，用于获取运动控制机构140的位置信息并发送至主控制模块130。
具体地，被测工件放置于运动控制机构140上，通过主控制模块130控制运动控制机构140以预设速度沿特定方向移动，可以改变光笔的测量位置，例如获得被测工件上不同涂胶位置的涂胶厚度。编码器模块150实时获取运动控制机构140的位置性并发生至主控制模块，进而可以将位置信息和厚度测量值Z形成多组数据组，其中，编码器模块150通过编码脉冲的方式为主控制模块实时提供运动控制机构140的位置信息。
在一实施方式中，运动控制机构140包括第一传动单元、第二传动单元和连接块，第一传动单元用于沿第一方向移动被测工件，第二传动单元用于沿第二方向移动被测工件，连接块用于连接第一传动单元和第二传动单元。
具体地，传动单元(第一传动单元和第二传动单元)可包括线性机械滑台、驱动电机(步进电机或伺服电机)，驱动电机驱动线性机械滑台移动，以移动被测工件。例如，第一传动单元和第二传动单元可沿相互垂直的两个方向移动被测工件，以X和Y分别代表第一方向和第二方向进行说明，当第一光笔112和第二光笔122固定不动，运动控制机构140沿X方向以速度v1移动被测工件，则第一测量点和第二测量点随被测工件位置变化而变化，也即H1和H2随被测工件位置变化而变化。因此，得到的位置信号和厚度测量值Z的数据组可表示为：
Z(x1)＝H1(x1)-H2(x2)；
其中x1是被测工件上第一测量点的位置，即厚度测量点的位置，例如涂胶处，而x2是被测工件上第二测量点的位置，也即参考点位置，即x1附近的基材基准面，Z(x1)是相应位置的厚度测量值，t是时间，上述表示一维运动。二维运动时(被测工件沿X方向以速度v1运动，被测工件沿Y方向以速度v2运动)，得到的位置信号和厚度测量值Z的数据组可表示如下，
Z(x1,y1)＝H1(x1,y1)-H2(x2,y2)；
其中(x1，y1)是被测工件上第一测量点的位置，即厚度测量点的位置，例如涂胶处，而(x2，y2)是被测工件上第二测量点的位置，也即参考点位置，例如基材基准面，H1和H2分别是对应位置的厚度值，Z则表示两处的厚度差，也即H1处涂胶的高度或厚度。在一实施方式中，主控制模块130包括通信控制子模块，通信控制子模块用于与第一光谱仪111、第二光谱仪121以及运动控制机构140通信连接。
具体地，通信控制子模块可包含串口或USB通信接口、PWM或modbus通信接口、TCP/UDP通信接口。其中，串口或USB通信接口用于连接光谱仪(第一光谱仪111、第二光谱仪121)。PWM或modbus通信接口用于连接运动控制机构140,当运动控制机构140内采用步进电机时为PWM通信接口,当运动控制机构140采用伺服电机时为modbus通信接口。当然该通信控制子模块还可以包含其它通信接口以用于功能扩展，例如TCP/UDP通信接口。
请参考图4，图4为发明一实施方式提供的差分式色共焦高度测量系统的部分具体结构示意图。如图4所示，差分色共焦测量系统还包括底板160和固定支架，固定支架用于固定第一光笔112和第二光笔122，固定支架和运动控制机构140均设置于底板160上。
具体地，第一光笔112和第二光笔122通过固定支架固定，固定支架和运动控制机构140均设置于底板160上。固定支架可包括横梁170、固定在横梁170上的第一固定臂171和第二固定臂172,以及支撑横梁170的第一支撑架173和第二支撑架174，第一光笔112通过第一固定臂171固定，第二光笔122通过第二固定臂172固定。运动控制机构140包括第一线性机械滑台141、第二线性机械滑台142，连接第一线性机械滑台141和第二线性机械滑台142的连接块143。其中,被测工件固定放置于第二线性机械滑台142上。第二线性机械滑台142上还可以包括一固定工装，用于固定被测工件。
在一实施方式中，运动控制机构140和/或固定支架还包括减震装置。
在一实施方式中，第一光谱仪111和第二光谱仪121均包括光强自动调节装置，该光强自动调节装置用于根据被测工件表面反射光的强度自动调节光源强度。
具体地，光谱仪内通过设置光强自动调节装置，可以根据获取的光谱强度自动调整光源的强度，以保持光谱仪以小积分时间、高响应速度(如1ms以内)测量反射光，以满足常规高速在线测量(如1KHZ)的需求。
在一实施方式中，主控制模块130还与监测系统连接，接收监测系统获取的被测工件的图像信息，以根据被测工件的图像信息进行异常分析，以判定异常的被测工件。
具体地，监测模块，例如工业相机，通过实时监测被测工件，将实时获取的被测工件的图像信息发送至主控制模块130，主控制模块130通过分析被测工件涂胶表面是否有噪声奇点，如灰尘、小气泡、划痕，以排除涂胶厚度测量的异常情况，增加测量的准确性。
在一实施方式中，主控制模块130还与异常执行模块连接，以用于控制异常执行模块移除异常的被测工件。
具体地，可以根据测得的高度差是否在预设范围内，判定被测工件是否合格，例如，当测量被测工件上的涂胶厚度时，根据第一测量点和第二测量点的高度差得到涂胶厚度，然后还可以根据相应的位置信息得到数据组(XZ或XYZ)。根据主控制模块内预先设定的合格范围值，判定被测工件是否合格，不合格也即代表异常。在涂胶厚度的基础上，还可以进一步根据图像信息移除由于噪声奇点判定为异常的被测工件。
在一实施方式中，差分式色共焦高度测量系统还包括服务器，服务器与主控制模块130连接，用于接收主控制模块130发送的数据。
具体地，主控制模块130发送的数据可包括位置信息和厚度测量值Z(第一测量点与第二测量点的高度差)形成的多组数据组以及被测工件的异常信息等。
在一实施方式中，差分式色共焦高度测量系统还包括电源，电源与第一光谱仪、第二光谱仪、运动控制机构、主控制模块以及服务器连接，以进行供电。
综上，本实施例提供的差分式色共焦高度测量系统能有效消除被测工件因加工误差、现场环境和设备自身机械振动引起的误差以及安装误差，而得到被测工件上两个测量点的高度差。
第二实施例
请参考图5，图5为本发明第二实施例提供的差分式色共焦高度测量系统结构框图。如图5所示，差分式共焦测量系统包括第一测量支路、第二测量支路以及主控制模块530。其中，第一测量支路包括第一光源510、第一光谱仪511以及第一光笔512，第一光源510连接第一光谱仪511和第一光笔512，第一光源510发出宽带连续光至第一光笔512，第一光笔512将宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的第一测量点上，第一光谱仪511接收第一测量点的反射光以获得第一光谱数据，并根据第一光谱数据得到第一测量点的高度。第二测量支路包括第二光源520、第二光谱仪521以及第二光笔522，第二光源520连接第二光谱仪521和第二光笔522，第二光源520发出宽带连续光至第二光笔522，第二光笔522将宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的第二测量点上，第二光谱仪521接收第二测量点的反射光以获得第二光谱数据，并根据第二光谱数据得到第二测量点的高度。主控制模块530与第一光谱仪511和第二光谱仪521连接，用于接收第一测量点的高度(也可以理解为被测工件第一测量点的厚度)和第二测量点的高度(也可以理解为被测工件第二测量点的厚度)，以得到第一测量点和第二测量点的高度差。
具体地，相较于第一实施例，本实施例通过第一光谱仪511和第二光谱仪521实时解算第一测量点和第二测量点的高度(也可以理解为厚度值)，直接输出高度数据至主控制模块530，避免了大批量传输光谱数据至主控制模块530，提高了测量速度。
在一实施方式中，该差分式共焦测量系统还包括运动控制机构和编码器模块550，主控制模块530与运动控制机构连接，用于控制运动控制机构移动以移动被测工件；编码器模块550连接运动控制机构和第一光谱仪511，以及连接运动控制模块和第二光谱仪521，用于获取运动控制机构的位置信息并发送至第一光谱仪511和第二光谱仪521。
具体地，相较于第一实施例中，本实施例通过编码器模块550实时采集运动控制机构的位置信息发送至第一光谱仪511和第二光谱仪521，第一光谱仪511和第二光谱仪521分别将各自解算的高度数据与位置信息组成二维数据组或三维数据组发送至主控制模块530。可以避免直接由主控制模块530采集位置信息，再采集高度数据，造成的模块处理器间通信时间差。并且如果在不停机或不减速过程中采集，该时间差可造成位置信息和高度数据的不同步，即位置信息和高度数据(即高度差，也即第一测量点和第二测量点的厚度差)出现错位。
需要说明的是，图5中的编码器模块可以是一个整体，也可以是对应不同光谱仪分别存在一个编码器模块。
本实施例的其它部分可参考第一实施例，此次不再进行赘述。
因此，本实施例提供的差分式色共焦高度测量系统不仅能有效消除被测工件因加工时装夹引起的误差、现场环境和设备自身机械振动引起的误差以及安装误差，而得到被测工件上两个测量点的高度差，还能提高检测速度、消除信息同步误差。
第三实施例
请参考图6，图6为本发明第三实施例提供的差分式色共焦高度测量系统的部分结构示意图。如图6所示，本实施例的差分式共焦测量系统包括第一测量支路、第二测量支路以及主控制模块。其中，第一测量支路包括第一光源、第一光谱仪以及第一光笔610，第一光源连接第一光谱仪和第一光笔610，第一光源发出宽带连续光至第一光笔610，第一光笔610将宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的第一测量点上，第一光谱仪接收第一测量点的反射光以获得第一光谱数据，并根据第一光谱数据得到第一测量点的高度。第二测量支路包括接触式数字高度传感器611，接触式数字高度传感器611用于测量第二测量点的高度。主控制模块与第一光谱仪和接触式数字高度传感器611连接，用于接收第一测量点的高度(也可以理解为被测工件第一测量点的厚度)和第二测量点的高度(也可以理解为被测工件第二测量点的厚度)，以得到第一测量点和第二测量点的高度差。
具体地，例如，在进行被测工件上的涂胶厚度测量时，第一测量支路用于定点(第一测量点)于被测工件上的涂胶，即测量涂胶元件处的高度，第二测量支路(第二测量点)于第一测量点相邻近的基材基准面，若在系统测量精度要求不高，例如在±2um以上时，可以通过将前述实施例的第二测量支路的相关部件以接触式数字高度传感器替代，可以较大程度降低成本。
本实施例的差分式共焦测量系统的其它部分可参考前述实施例，本实施例仅仅描述与前述实施例不同之处，相同部分本实施例不再进行赘述。
第四实施例
请结合参考图2、图4和参考图7，图7为本发明第四实施例提供的差分式色共焦高度测量系统的测量示意图。如图4所示(图4仅用于示出本实施例中的各部件，以方便描述)，在本实施例中，第一测量支路中的第一光笔112与第二测量支路中的第二光笔122的相对位置可调整。
在一实施方式中，第一固定臂171和/或第二固定臂172与横梁170活动连接，以用于调整第一光笔与第二光笔的相对位置。
具体地，第一固定臂171和/或第二固定臂172与横梁170可活动连接，例如固定臂与横梁之间通过滑动连接，或者横梁170上设置有多个连接孔，以用于调整固定臂的连接位置，进而调整光笔之间的相对位置。当然可活动连接并不限于此，还可以通过本领域的其它可活动连接的现有技术进行相应设置。
请参考图7，在光笔直径较大时，通过调整第一光笔112和第二光笔122的相对位置，使第一光笔112和第二光笔122在X方向尽量靠近。其中，第一光笔112所对应的测量点是701，其坐标为(X1，Y1)，第二光笔122所对应的测量点是702，其坐标为(X2，Y2)。两点在Y方向上距离为：
ΔY＝Y1-Y2
当工件沿Y方向以速度v2运动时，两点的时间差(即两点的Y坐标对应的位置相对于任一光笔的时间差)为：
Δt＝ΔY/v2
由于两只光笔的空间位置不同(测量点的X和Y坐标都不同)，在同一时刻，第一光笔112对应第一测量点(X1，Y1)，第二光笔122对应第二测量点(X2，Y2)。而实际上，为了得到第一测量点(X1，Y1)处的涂胶厚度Z，需要测量第一测量点(X1，Y1)处高度(或厚度)和(X2，Y1)处的高度(或厚度)。因此，在时间顺序上，第二光笔122先进行测量,第一光笔112再进行测量，所以当将两个光笔在X方向上放置距离足够小，即X1-X2≈0时，用H1(X1，Y1)-H2′(X2，Y2+ΔY)可以等效为在t-Δt时刻，点(X1，Y1)处的涂胶厚度，即涂胶厚度Z＝H1(X1,Y1)-H2′(X2，Y2+ΔY)。即实质上，本实施例是通过两个光笔测量的时间差弥补第一光笔112和第二光笔122在空间上存在的X或Y坐标的差别。
图8为本发明第五实施例提供的涂胶装置的部分结构示意图。如图8所示，涂胶装置包括涂胶模块801和上述任一实施例的差分式色共焦高度测量系统，涂胶模块设置于第一光笔112和第二光笔122之间。当然，第一光笔112和/或第二光笔122也可以采用高度传感器替代。图8中示出的涂胶模块801为涂胶喷头，当然也可以使用其它喷涂模块。本实施例中，第一光笔112的测量点与第二光笔122的测量点具有相同的X坐标或者Y坐标，当然也可以是前述实施例提到的错开设置。通过设置涂胶模块801在第一光笔112和第二光笔122之间，可以实时进行涂胶喷涂，并进行涂胶厚度的测量，即第二光笔先进行测量点测量(即测量未涂胶前的基片高度)，然后在进行涂胶作业后，第一光笔再进行对应测量点的测量(测量值为基片厚度和涂胶厚度的和)，通过第一光笔测量的高度减去第二光笔测量的高度得到涂胶厚度值，当然第一和第二只是为了区别类似的对象，不必用于描述特定的顺序或先后次序。具体测量方法可参考前述实施例，此处不再进行赘述。
综上，本申请实施例提供的差分式色共焦高度测量系统和涂胶装置，不仅能有效消除被测工件因加工时装夹引起的误差、现场环境和设备自身机械振动引起的误差以及安装误差，而得到被测工件上两个测量点的高度差，还能提高检测速度、消除信息同步误差,并且还能解决光笔直径过粗带来的测量误差。涂胶装置还能实时进行涂胶作业，并实时进行作业后的涂胶厚度的测量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
Claims (10)
1.一种差分式色共焦高度测量系统，其特征在于，包括第一测量支路、第二测量支路以及主控制模块；其中，
所述第一测量支路包括第一光源、第一光谱仪以及第一光笔，所述第一光源连接所述第一光谱仪和所述第一光笔，所述第一光源发出宽带连续光至所述第一光笔，所述第一光笔将所述宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的第一测量点上，所述第一光谱仪接收所述第一测量点的反射光以获得第一光谱数据；
所述第二测量支路用于获取所述被测工件的第二测量点的高度，或获取所述被测工件的所述第二测量点的反射光以获得第二光谱数据；
所述主控制模块用于根据所述第一测量点的高度和所述第二测量点的高度得到所述第一测量点和所述第二测量点的高度差，其中，所述第一测量点的高度根据所述第一光谱数据确定，在所述第二测量支路用于获得所述第二光谱数据时，所述第二测量支路或所述主控制模块还用于根据所述第二光谱数据获取所述第二测量点的高度。
2.根据权利要求1所述的差分式色共焦高度测量系统，其特征在于，所述第二测量支路包括第二光源、第二光谱仪以及第二光笔，所述第二光源连接所述第二光谱仪和所述第二光笔，所述第二光源发出宽带连续光至所述第二光笔，所述第二光笔将所述宽带连续光聚焦形成色共焦光束，并照射到被测工件的所述第二测量点上，所述第二光谱仪接收所述第二测量点的反射光以获得第二光谱数据；其中，
所述第一光谱仪还用于根据所述第一光谱数据确定所述第一测量点的高度，所述第二光谱仪还用于根据所述第二光谱数据确定所述第二测量点的高度。
3.根据权利要求2所述的差分式色共焦高度测量系统，其特征在于，所述差分式共焦测量系统还包括运动控制机构和编码器模块，所述主控制模块与所述运动控制机构连接，用于控制所述运动控制机构移动以移动所述被测工件；所述编码器模块连接所述运动控制机构和所述主控制模块，用于获取所述运动控制机构的位置信息并发送至所述主控制模块，其中，所述位置信息与所述第一测量点和所述第二测量点相对应。
4.根据权利要求2所述的差分式色共焦高度测量系统，其特征在于，所述差分式共焦测量系统还包括运动控制机构和编码器模块，所述主控制模块与所述运动控制机构连接，用于控制所述运动控制机构移动以移动所述被测工件；所述编码器模块连接所述运动控制机构与所述第一光谱仪，以及连接所述运动控制模块与所述第二光谱仪，用于获取所述运动控制机构的位置信息并发送至所述第一光谱仪和所述第二光谱仪，其中，所述位置信息与所述第一测量点和第二测量点相对应。
5.根据权利要求3或4所述的差分式色共焦高度测量系统，其特征在于，所述运动控制机构包括第一传动单元、第二传动单元和连接块，所述第一传动单元用于沿第一方向移动被测工件，所述第二传动单元用于沿第二方向移动被测工件，所述连接块用于连接所述第一传动单元和所述第二传动单元。
6.根据权利要求2所述的差分式色共焦高度测量系统，其特征在于，所述第一光谱仪和所述第二光谱仪均包括光强自动调节装置，所述光强自动调节装置用于根据所述被测工件表面反射光的强度自动调节光源强度。
7.根据权利要求1所述的差分式色共焦高度测量系统，其特征在于，所述主控制模块还与监测系统连接，接收所述监测系统获取的所述被测工件的图像信息，以根据所述被测工件的图像信息进行异常分析，以判定异常的被测工件。
8.根据权利要求7所述的差分式色共焦高度测量系统，其特征在于，所述主控制模块还与异常执行模块连接，以用于控制所述异常执行模块移除异常的被测工件。
9.根据权利要求1所述的差分式色共焦高度测量系统，其特征在于，所述第二测量支路包括接触式数字高度传感器，所述接触式数字高度传感器用于获取所述被测工件的第二测量点的高度。
10.一种涂胶装置，其特征在于，所述涂胶装置包括涂胶模块和如权利要求1-9任一项所述的差分式色共焦高度测量系统，所述涂胶模块设置于所述第一光笔和第二光笔之间。
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| CN202110524319.4A CN115342738A (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种差分式色共焦高度测量系统和涂胶装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116060260A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-05-05 | 昆山鸿仕达智能科技股份有限公司 | 用于点胶装置的高度调整方法及植盖前点胶装置 |
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2021
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| CN116060260B (zh) * | 2023-03-15 | 2023-06-27 | 昆山鸿仕达智能科技股份有限公司 | 用于点胶装置的高度调整方法及植盖前点胶装置 |
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