[发明专利]一种微小物体尺寸检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种微小物体尺寸检测装置及检测方法，该检测装置包括：激光发射器用于发射平行光束；接收器，具有感光阵列，用于接收平行光束经过被测物体后形成的衍射图像；夹具，设置在激光发射器以及接收器之间，用于夹持所述被测物体；间距调节机构，分别与所述接收器以及所述夹具连接，用于调节感光阵列与被测物体的间距；控制模块，分别与所述接收器以及所述间距调节机构电性连接，用于接收所述感光阵列接收的衍射图像并控制所述间距调节机构，以使得衍射条纹间距符合要求。该检测装置通过省去现有技术中的透镜，并采用自动的间距调节方式，使得不同尺寸的被测物体均可产生分辨率较高的衍射图像，提高了检测精度和检测范围。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及一种微小物体尺寸检测装置及检测方法。

背景技术

在工业精密检测领域，常常需要检测如细金属丝、光纤纤芯等微小物体的尺寸。传统的检测尺寸的方法是使用对射式激光尺寸测量传感器，该传感器的关键在于建立用激光光源准直后形成一束平行光，光束照射感光元件，当物体进入平行光束的范围时，在感光元件上就会出现一个等比例的“影子”，通过测量阴影的大小或者受光量的变化即可求得物体的尺寸。这种方式的原理如图9所示。

但是对于微小物体，如尺寸为0.1mm的物体，由于激光引起的衍射条纹将严重地影响“阴影”边缘的判断，对此，传统的成像方法无法准确检测。此时可利用衍射条纹的分布规律计算微小物体的尺寸。

如图10所示，当前的解决方案可参照测量细丝直径的方法，需要在接收CMOS前方增加已知焦距的透镜f，在对接收阵列上的衍射波形统计后，得到其空间本征频率v，进而利用公式d＝λfv，求得细小物体的直径。

当前技术的缺点是：接收阵列的大小和分辨率将限制微小物体的测量范围。由公式d＝λfv，可知，由于波长λ和焦距f已经固定在器件内，所能测量的微小尺寸d受到物体本征频率v的影响，当本征频率v太小，以至于空间周期太大时，接收阵列可能不够用，同样地，当本征频率v太大，以至于空间周期太小时，接收阵列不能分辨，导致测量失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种微小物体尺寸检测装置及检测方法，该微小物体尺寸检测装置及检测方法通过省略现有技术中的透镜，并采用智能的间距调节方式实现了不同宽度的微小物体尺寸检测，解决了现有技术中存在的问题。

本发明的技术方案是，一种微小物体尺寸检测装置，用于测量丝状被测物体的宽度；其包括：

激光发射器，用于发射平行光束；

接收器，具有感光阵列，用于接收平行光束经过被测物体后形成的衍射图像；

夹具，设置在激光发射器以及接收器之间，用于夹持所述被测物体；

间距调节机构，分别与所述接收器以及所述夹具连接，用于调节感光阵列与被测物体的间距；

控制模块，分别与所述接收器以及所述间距调节机构电性连接，用于接收所述感光阵列接收的衍射图像并控制所述间距调节机构；

所述控制模块被配置为：统计所述衍射图像中的条纹间距，当条纹间距过小时控制所述间距调节机构增大所述感光阵列与所述被测物体的间距，并在条纹间距过大时控制所述间距调节机构减小所述感光阵列与所述被测物体的间距；当条纹间距符合要求时，根据所述感光阵列与所述被测物体的间距、所述平行光束的波长以及所述衍射图像中的条纹信息计算被测物体的宽度。

本发明的进一步改进在于，统计条纹间距的过程中，采用条纹宽度对应的像素数目表示条纹间距。

本发明的进一步改进在于，所述条纹间距的要求为：条纹间距在10至40个像素的范围内。

本发明的进一步改进在于，所述感光阵列为线阵感光传感器，其朝向所述激光发射器，并且像素排列方向与被测物体的长度方向垂直。