[发明专利]差分式三角测量系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量系统及其方法，尤指一种利用差分运算以提高测量精度的差分式三角测量系统及其方法。

背景技术

一般常见的测量待测物尺寸方式为接触式测量，其主要利用探针接触待测物表面的方式取得待测物的尺寸与形貌。此接触式测量方式的精准度较高，可取得精确的尺寸。然而，接触式测量受限于机台结构的设计，在测量不同外形的待测物时，必须更换适合的测量探头，才能正确测量出待测物的尺寸。在更换测量探头的时间及测量的过程，将消耗大量的时间，使得测量多种不同的待测物时，可能需要非常久的时间才能完成。此外，使用接触式测量时，是以探针实际触碰待测物表面的方式来取得待测物的尺寸。然而，在接触的过程中，待测物的表面可能会因为探针的接触，而遭受到破坏。

另一种为非接触式测量法是利用光源投射至待测物，再利用感光元件接收待测物反射的光进行测量，以取得待测物的尺寸与形貌。然而，现有的非接触式测量法的精度不高，可能无法达到目前业界需求。

因此，如何克服上述议题，实为本领域技术人员亟待解决的课题之一。

发明内容

本发明提供一种差分式三角测量系统及其方法，通过本发明所得的差分光强信号，可得到更细微的测量线宽，以抑制噪声的影响，同时提高测量精度。

本发明的差分式三角测量系统，包括：一探头单元，包括：一第一光源及一第二光源，其用以分别射出一第一光束及一第二光束，其中，该第一光束与该第二光束具有不同波长；一第一狭缝，用以使该第一光束通过后形成一第一狭缝光束；一第二狭缝，用以使该第二光束通过后形成一第二狭缝光束；及一第一分光镜，用以接收该第一狭缝光束及该第二狭缝光束，以将该第一狭缝光束及该第二狭缝光束投射至一待测物的同一位置上；一感光单元，用以接收该第一狭缝光束及该第二狭缝光束投射至该待测物的同一位置上后的一反射光，以取得对应该第一狭缝光束的一第一狭缝图样以及对应该第二狭缝光束的一第二狭缝图样；以及一计算单元，其与该感光单元相连接，以取得该第一狭缝图样及该第二狭缝图样，该计算单元包含：一转换模块，用以转换该第一狭缝图样为一第一光强信号，以及转换该第二狭缝图样为一第二光强信号；及一差分运算模块，用以对该第一光强信号及该第二光强信号进行差分运算，以取得一差分光强信号。

本发明另提供一种差分式三角测量方法，其包括以下步骤：利用一第一光源及一第二光源分别射出一第一光束及一第二光束，该第一光束及该第二光束分别通过一第一狭缝及一第二狭缝，以分别形成一第一狭缝光束及一第二狭缝光束；提供一第一分光镜，以将该第一狭缝光束及该第二狭缝光束投射至一待测物的同一位置上；利用一感光单元接收该第一狭缝光束及该第二狭缝光束投射至该待测物的同一位置上后的一反射光，以取得对应该第一狭缝光束的一第一狭缝图样以及对应该第二狭缝光束的一第二狭缝图样；将该第一狭缝图样转换为一第一光强信号，以及将该第二狭缝图样转换为一第二光强信号；以及对该第一光强信号及该第二光强信号进行差分运算，以取得一差分光强信号。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的差分式三角测量系统的示意图；

图2为本发明的差分式三角测量系统的探头单元的出光路径与感光单元的接收光路径的示意图；

图3为本发明的第二实施例的差分式三角测量系统的示意图；

图4为本发明的第三实施例的差分式三角测量系统的示意图；

图5A为本发明的第一狭缝图样的示意图；

图5B为本发明的第一光强分布图的示意图；

图5C为本发明的正规化后的第一光强分布图的示意图；

图6A为本发明的第二狭缝图样的示意图；

图6B为本发明的第二光强分布图的示意图；

图6C为本发明的正规化后的第二光强分布图的示意图；

图7为本发明的正规化后的第一、二光强信号差分运算后所得的差分光强分布图的示意图；

图8为本发明的差分光强分布图的另一实施例的示意图；

图9为本发明的差分式三角测量方法的步骤流程图；以及

图10为本发明的差分式三角测量方法的校正步骤流程图。

其中，附图标记：

1测量系统

100探头单元

110第一光源

111第一光束

112第一狭缝

113第一狭缝光束

114第一镜组

120第二光源

121第二光束

122第二狭缝

123第二狭缝光束