專利名稱：一種多探針平面度檢測儀及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于平面度檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于光干涉原理的多探針平面度檢測儀及其相應的平面度檢測方法。
背景技術(shù)：
平面度檢測是高質(zhì)量平面加工過程中的一個重要環(huán)節(jié)。對于大型零件而言，其平 面度檢測方法一般包括電子水平儀-跨橋法、三點支撐法和三坐標測量法等幾種基本形式。這幾種方法的分辨率一般只有微米級，可以滿足大型零件的檢測要求。但是隨著超精密加工技術(shù)的發(fā)展，對較小零件的平面(如被檢平面只有幾十毫米乘以幾十毫米)，其平面度檢測要求比上述大型零件的檢測要求更高。因此，必須采用不同的方法來檢測。由于光學測量具有非接觸、無損傷和測試精度高等特點，因此可將其應用于平面度的檢測。光學檢測法主要包括激光散射法、散斑法、相移干涉法等。相比激光散射法和散斑法，相移干涉法的檢測精度要高得多，因此相移干涉法多應用于對平面度檢測具有更高要求的領(lǐng)域。中國發(fā)明專利文獻CN102109331A利用激光束和位置傳感器來檢測平面度，解決了大平面、圓環(huán)和非連續(xù)平面的平面度測量問題。但是，該文獻所介紹方法的精度只有微米級，沒有充分利用激光的干涉原理來提高測量精度，因此也不適用于較小平面的高精度平面度檢測要求。此外，若被測表面的反射性較差，或者被測表面的材料特性未知，將會導致難以確定的光波波長損失，采用光學檢測法實施非接觸測量時將會得到不準確的測量結(jié)果O中國發(fā)明專利文獻CN101055172A提供了一種體積較小，結(jié)構(gòu)簡單的平面度及平行度測試系統(tǒng)，可解決上述因非接觸帶來的測量不確定性問題。但是，由于此文獻中所采用的檢測傳感器為千分表，其測量精度也只有微米級，同樣也不適用于較小平面的高精度平面度檢測要求。因此，現(xiàn)有的平面度檢測儀器主要存在兩個方面的問題(I) 一般的測量方法檢測精度低，不能滿足高精度表面平面度的測量；(2)精度高的測量方法的檢測精度受到被測表面材料的光學性能的影響，若被測表面材料未知，則難以實現(xiàn)高精度表面平面度的測量。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于光干涉原理的超精密多探針平面度檢測儀及其相應的檢測方法，其具有結(jié)構(gòu)簡單、能多探針同時測量，充分利用光干涉的高精度特性并能有效避免非接觸測量受限于被測表面材料的光學性能的影響，以及測量精度高和成本低的特點。按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種多探針平面度檢測儀，該檢測儀包括測量探針陣列、測量物鏡、干涉顯微鏡、CCD成像裝置、垂直掃描工作臺和水平工作臺，其特征在于:所述干涉顯微鏡和CXD成像裝置通過連接套筒固定在所述垂直掃描工作臺上并隨著垂直掃描工作臺的上下移動而移動，其中干涉顯微鏡處于連接套筒的下部用于形成光的干涉條紋以便對被測樣品的平面度執(zhí)行檢測，CCD成像裝置處于連接套筒的上部用于對所產(chǎn)生的干涉條紋進行成像顯示；所述測量探針陣列包括多個探針，這些探針安裝在同一支撐軸上并可繞著支撐軸轉(zhuǎn)動，各個探針的前端具有用于與被測樣品表面相接觸的探針針尖，后端具有平面反射鏡;所述測量物鏡固定安裝在所述干涉顯微鏡的下部并處于所述測量探針后端的平面反射鏡上方，用于對來自干涉顯微鏡的光或由所述平面反射鏡反射的光進行匯聚；所述水平工作臺設置在所述測量探針陣列下方，用于放置被測樣品。通過按照本發(fā)明的多探針平面度檢測儀，由于采用干涉顯微鏡基于光的干涉原理來形成干涉條紋，并通過該干涉條紋來計算平面度，因此可實現(xiàn)對被測樣品表面微小高度差的精確測量。此外，由于采用了安裝在同一支撐軸上的多個探針同時來對被測樣品表面進行探測，這樣從干涉顯微鏡發(fā)出的光會被多個探針的后端各自具備的平面反射鏡共同反射，由測量物鏡會聚后返回干涉顯微鏡內(nèi)并同干涉顯微鏡內(nèi)固有的分光鏡所分出的一部分光所匯聚，由此形成了多個能夠反映被測樣品表面狀況的干涉條紋，相應地，一方面可較大幅度地提高測量精度，另一方面能夠盡可能避免部分探針受到被測樣品表面光學性能的不利影響，由此減少測量誤差的產(chǎn)生。作為進一步優(yōu)選地,所述測量探針陣列包括九個探針,這九個探針在其中部依次以相等間距安裝在所述支撐軸上，各個探針后端的平面反射鏡到支撐軸的距離相等，并且各個探針前端的針尖在水平面上的投影形成三行乘三列的均勻分布陣列。通過將測量探針陣列設置為包括九個探針的陣列式分布而且各個探針后端的平面反射鏡到支撐軸的距離相等，可以通過調(diào)節(jié)垂直掃描工作臺以在CCD成像裝置中形成九簇清晰的干涉條紋，并通過這些干涉條紋之間的間距改變而獲得更為精確的平面度測量數(shù)值；此外，相等間距并以陣列式分布的探針使得它們與被測樣品表面之間的接觸點保持為均勻分布，這樣在提供均勻分布的干涉條紋的同時還便于執(zhí)行對所獲得干涉條紋的取樣和評定，從而進一步提聞測量精度。作為進一步優(yōu)選地，對于所述探針針尖在水平面上所形成的三行乘三列的均勻分布陣列，該陣列的間距為IOmm 25mm。通過對各個探針針尖在水平面上所形成的分布陣列的間距進行以上具體限定，一方面能夠保證各個探針針尖之間不相互發(fā)生安裝干涉，另一方面便于確保檢測過程中各個針尖同時與被測樣品表面相接觸，由此進一步提高平面度檢測的精度。作為進一步優(yōu)選地，所述干涉顯微鏡包括光源、分光鏡、參考物鏡和反射鏡，其中光源用于產(chǎn)生和發(fā)射光，分光鏡用于將光源所發(fā)出的光分成兩束即射向所述測量物鏡的光束和射向參考物鏡的光束，所述參考物鏡用于對經(jīng)過分光鏡分光后射來的光束進行匯聚，所述反射鏡用于將經(jīng)過參考物鏡會聚后的光束 執(zhí)行反射，從而與射向測量物鏡并由探針后端的平面反射鏡所反射返回的光束相匯聚由此產(chǎn)生干涉條紋。按照以上構(gòu)思的干涉顯微鏡結(jié)構(gòu)，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對檢測光線的分光、匯聚和干涉條紋的產(chǎn)生，并被CCD成像裝置所接收，由此能充分利用光干涉的高精度特性來實現(xiàn)對樣品平面度的檢測。作為進一步優(yōu)選地，所述干涉顯微鏡的光源所發(fā)出的是白光或激光。由于采用白光或激光作為光源來實現(xiàn)光的干涉，CCD成像裝置所接收的信號為白光或激光干涉條紋，這樣可以通過簡單的光源形式即可執(zhí)行平面度檢測，并便于操作及更換光源。作為進一步優(yōu)選地，所述水平工作臺包括設置在工作臺面一側(cè)的一個固定支承和設置在工作臺面另外一側(cè)的兩個可調(diào)支承，并具有用于使水平工作臺整體沿著X軸方向移動的X向移動調(diào)節(jié)裝置和用于使水平工作臺整體沿著Y軸方向移動的Y向移動調(diào)節(jié)裝置。通過對水平工作臺設置以上的支承結(jié)構(gòu)，可以在測量進行之前，通過調(diào)節(jié)可調(diào)支承及其與固定支承之間的配合來確保被測樣品水平地處于工作臺上以備測量，由此可充分利用白光干涉測量方法的高分辨率，并減少垂直工作臺垂直掃描的行程；此外，由于水平工作臺配置有X、Y軸兩個方向的移動調(diào)節(jié)裝置，這樣可以便利地移動及調(diào)節(jié)水平工作臺及工作臺面上的被測樣品，由此使探針與被測樣品的不同區(qū)域相接觸并得出平面度相關(guān)信息。作為進一步優(yōu)選地，所述多探針平面度檢測儀還包括分別與所述垂直掃描工作臺和CCD成像裝置相連的計算機測控系統(tǒng)，該計算機測控系統(tǒng)用于控制所述垂直掃描工作臺的上下移動，并對所述CCD成像裝置形成干涉條紋予以顯示輸出及通過后置處理計算出對應的平面度。通過對按照本發(fā)明的多探針平面度檢測儀配置計算機測控系統(tǒng)，可實現(xiàn)對整個平面度檢測過程的自動化操作，并便于根據(jù)干涉條紋來快速計算及輸出有關(guān)被測樣品的平面度數(shù)據(jù)，由此提高工作效率。按照本發(fā)明的另一方面，還提供了相應的平面度檢測方法，該方法包括下列步驟在執(zhí)行平面度檢測之前，先以一塊標準平面度的表面作為測量對象，對各個探針所形成干涉條紋的相對距離進行預標定；將被測樣品放置在水平工作臺上，并使得測量探針陣列各個探針的探針針尖保持與被測樣品表面相接觸，接著通過調(diào)節(jié)可調(diào)支承并配合電感測微表來調(diào)節(jié)被測表面，由此使得被測表面在電感測微表的測量分辨率范圍內(nèi)保持水平；通過驅(qū)動垂直工作臺，使得C⑶成像裝置中出現(xiàn)九簇干涉條紋，然后從中選擇一簇干涉條紋作為基準條紋，并依據(jù)其他干涉條紋與該基準條紋之間的相對距離，獲得與被測表面平面度相關(guān)的測量數(shù)據(jù)；對所獲得的測量數(shù)據(jù)進行后置評定處理，計算得出被測樣品的平面度，由此完成整個平面度檢測過程。作為進一步優(yōu)選地，采用三角形準則或交叉準則來執(zhí)行所述后置評定處理過程?？傮w而言，按照本發(fā)明的多探針平面度檢測儀及其相應的檢測方法，由于以多探針同時測量，能夠充分利用光干涉的高精度特性以更高的測量精度測量較小表面的平面度，并有效避免非接觸測量受限于被測表面材料的光學性能的影響；此外通過對探針設置方式、間距等參數(shù)及其他組件結(jié)構(gòu)的設置，可以以簡單結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)檢測分辨率達到納米級的平面度檢測，并能實現(xiàn)自動化顯示及計算、降低測量誤差和便于操作等方面的效果。


圖I為按照本發(fā)明的多探針平面度檢測儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中所示干涉顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為按照本發(fā)明由九根探針組成的測量探針陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中探針陣列尾部反射鏡部分的局部放大示意圖。在所有附圖中，相同的附圖標記用于表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中
I測量探針陣列2測量物鏡3干涉顯微鏡4連接套筒5CXD成像裝置6垂直掃描工作臺7電機8計算機測控系統(tǒng)9被測樣品10水平工作臺11固定支承12Y向移動調(diào)節(jié)裝置13可調(diào)支承14X向移動調(diào)節(jié)裝置15支撐軸16光源17聚光物鏡18孔徑光闌19視場光闌20照明物鏡21放大鏡22分光鏡23補償板24參考物鏡25反射鏡
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I為按照本發(fā)明的多探針平面度檢測儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的平面度檢測儀包括測量探針陣列I、測量物鏡2、干涉顯微鏡3、CXD成像裝置5、垂直掃描工作臺6，以及水平工作臺10等部件。連接套筒4的背面可以固定在垂直掃描工作臺6的可動部分上，該可動部分與電機7相連，由此實現(xiàn)垂直掃描工作臺6在垂直方向上的上下移動。干涉顯微鏡3和CXD成像裝置5通過連接套筒4分別固定在垂直掃描工作臺6的下部和上部，并隨著垂直掃描工作臺6的上下移動而移動。干涉顯微鏡3的結(jié)構(gòu)組成具體如圖2所示，其作用在于發(fā)出光并經(jīng)過光的分光及傳遞后形成光的干涉條紋，并根據(jù)干涉條紋來實現(xiàn)對被測樣品的平面度檢測。CCD成像裝置5則用于對所產(chǎn)生的干涉條紋進行成像顯示。測量探針陣列I安裝在同一個支撐軸15上，并可繞支撐軸15轉(zhuǎn)動。測量探針陣列I包括有多個探針，其中各個探針在其前端分別具有用于與被測樣品表面相接觸的探針針尖，并在其后端分別裝置有一塊微型平面反射鏡用于對入射光進行反射。所有平面反射鏡均處于測量物鏡2的視場范圍之內(nèi)。當來自干涉顯微鏡3的入射光射向平面反射鏡時，固定安裝在干涉顯微鏡3下部的測量物鏡2首先對光進行匯聚，然后射向各個探針后端的平面反射鏡，各個平面反射鏡對光進行反射并由測量物鏡2再次匯聚，然后返回至干涉顯微鏡3內(nèi)部。在測量探針陣列I的下方，設置有用于放置被測樣品的水平工作臺10。在一個優(yōu)選實施例中，水平工作臺10包括設置在其工作臺面一側(cè)的一個固定支承11和設置在其工作臺面另外一側(cè)的兩個可調(diào)支承13。由于三點可以確定一個平面，通過對水平工作臺10設置以上的支承結(jié)構(gòu)，可以在測量進行之前，通過調(diào)節(jié)可調(diào)支承13及其與固定支承11之間的配合來確保被測樣品水平地處于工作臺上以便進行測量，由此可充分利用白光干涉測量方法的高分辨率，并減少垂直工作臺垂直掃描的行程。此外，水平工作臺10還可以具有用于使其整體沿著X軸方向移動的X向移動調(diào)節(jié)裝置14和用于使其整體沿著Y軸方向移動的Y向移動調(diào)節(jié)裝置12，在圖I中，這些移動調(diào)節(jié)裝置可以分別譬如是設置在水平工作臺側(cè)面上的微動旋鈕，這樣可以便利地移動及調(diào)節(jié)水平工作臺及工作臺面上的被測樣品，由此使探針與被測樣品的不同區(qū)域相接觸并得出平面度相關(guān)信息。作為選擇，還可以將垂直掃描工作臺6和CXD成像裝置5分別通過如圖I中所示的線路與計算機測控系統(tǒng)8相連，計算機測控系統(tǒng)8用于控制垂直掃描工作臺6的上下移動，并對CCD成像裝置5所形成的干涉條紋予以顯示輸出，以及通過后置評定處理計算出對應的平面度等。由此，可實現(xiàn)對整個平面度檢測過程的自動化操作，并便于根據(jù)干涉條紋來直接計算輸出有關(guān)被測樣品的平面度數(shù)據(jù)，提高工作效率。圖2為圖I中所示干涉顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2中所示，干涉顯微鏡3的基本內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括光源16、分光鏡22、參考物鏡24和反射鏡25，同時可以具有其他一些輔助構(gòu) 件，其中光源16用于產(chǎn)生和發(fā)射譬如白光或激光的光，分光鏡22用于將光源16所發(fā)出的光分成兩束，也即射向測量物鏡2的光束和射向參考物鏡24的光束，參考物鏡24用于對經(jīng)過分光鏡22分光后射來的光束進行匯聚，反射鏡25用于將經(jīng)過參考物鏡24會聚后的光束執(zhí)行反射，從而與射向測量物鏡2并由測量探針陣列I的各個探針后端的平面反射鏡所反射返回的光束相匯聚由此產(chǎn)生干涉條紋。干涉顯微鏡3的具體成像過程為光源16發(fā)射的白光投射到聚光物鏡17上，通過孔徑光闌18、視場光闌19和照明物鏡20，投射到分光鏡22的前端面，經(jīng)過折射后入射到分光鏡22的后端面；入射到分光鏡22后端面的光線的一部分被反射到達分光鏡22前端面并發(fā)生折射，經(jīng)過測量物鏡2會聚到測量探針陣列I后端的反射鏡上并被反射，然后再次穿過測量物鏡2、分光板22 ;另一部分光線則通過補償板23、參考物鏡24投射到反射鏡25上并被反射回來，再次通過參考物鏡24、補償板14，投射到分光板22后端面上并被反射，并與從測量光路反射的光發(fā)生干涉，由此產(chǎn)生干涉條紋。這些干涉條紋經(jīng)放大鏡21放大后，在CXD成像裝置5上得以成像顯示。圖3為按照本發(fā)明由九根探針組成的測量探針陣列的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為圖3中探針陣列尾部反射鏡部分的局部放大示意圖。如圖3和圖4中所示，在一個優(yōu)選實施例中，測量探針陣列I可以由九根探針組成，各探針均可繞共同主軸即支撐軸15轉(zhuǎn)動，每根探針的后端部放置有一個微型平面反射鏡，其前端具有探針針尖部分。這九個探針在其中部依次以相等間距10安裝在支撐軸15上，各個探針后端的平面反射鏡到支撐軸15的距離相等均為11+12，13為中間三根短探針針尖到支承軸15的距離。探針陣列I后端成輻射狀匯聚到測量物鏡2的測量視場范圍內(nèi)，并且各個探針前端的針尖在水平面上的投影形成三行乘三列的均勻分布陣列。通過將測量探針陣列按照以上方式設置，可以通過調(diào)節(jié)垂直掃描工作臺6以在CCD成像裝置5中形成九簇清晰的干涉條紋，并通過這些干涉條紋之間的間距改變而獲得精確的平面度測量數(shù)值；此外，均勻陣列式分布的探針使得它們與被測樣品表面之間的接觸點保持為均勻分布，這樣在提供均勻分布的干涉條紋的同時還便于執(zhí)行對所獲得干涉條紋的取樣和評定，從而進一步提聞測量精度。在一個優(yōu)選實施例中，測量探針陣列I的各個探針在其中部依次譬如以7. 5mm的間距安裝在支撐軸15上，并且各個探針后端的平面反射鏡到支撐軸15的距離均為60mm。此外，九個探針針尖在水平面上所形成的三行乘三列的均勻分布陣列的間距可以限定為IOmm 25mm，這樣一方面能夠保證各個探針針尖之間不相互發(fā)生安裝干涉，另一方面便于確保檢測過程中各個針尖同時與被測樣品表面相接觸，由此進一步提高平面度檢測的精度。按照本發(fā)明的平面度檢測儀的測量原理及過程是干涉顯微鏡4內(nèi)部的光源所發(fā)出的光例如白光經(jīng)過分光后，一部分經(jīng)過測量物鏡2會聚到探針陣列I尾部的九個反射鏡上并被反射，進入干涉顯微鏡3內(nèi)部；另一部分通過干涉顯微鏡3內(nèi)部的參考物鏡24投射到反射鏡25上并被反射回干涉顯微鏡3內(nèi)部，與由探針陣列I尾部的九個反射鏡反射的白光匯聚，其中每個反射鏡反射的光均形成一簇干涉條紋，即產(chǎn)生九簇白光干涉條紋。干涉條紋經(jīng)干涉顯微鏡3內(nèi)部放大鏡放大后，在C⑶成像裝置5成像平面上成像。由于探針陣列I的針尖放置在不同的被測表面上，當被測樣品的表面存在不平整情況時，會引起針后端的反射鏡沿著測量物鏡2光軸軸線方向的移動，由此改變測量光路的光程，并相應導致白光干涉條紋產(chǎn)生移動。這樣，可以以其中一根探針所引起的干涉條紋作為基準條紋，對其他八根探針所引起的白光干涉條紋在CCD成像裝置成像平面上對此基準條紋的相對移動量進行計量，即可獲得被測表面上的平面度測量數(shù)據(jù)。 下面將具體描述利用按照本發(fā)明的檢測儀來執(zhí)行平面度檢測的方法首先，在執(zhí)行平面度檢測之前，先以一塊標準的高精度平面度表面也即理想平面度的表面作為測量對象，對各個探針所形成干涉條紋的相對距離進行預標定；然后將被測樣品放置在水平工作臺上，使得測量探針陣列各個探針的探針針尖保持與被測樣品表面相接觸，通過調(diào)節(jié)可調(diào)支承并配合電感測微表來調(diào)節(jié)被測表面，由此使得被測表面在電感測微表的測量分辨率范圍內(nèi)保持水平；接著，可以通過驅(qū)動垂直工作臺，使得CCD成像裝置中出現(xiàn)九簇干涉條紋，從中選擇一簇干涉條紋作為基準條紋，并依據(jù)其他干涉條紋與該基準條紋之間的相對距離，由此獲得與被測表面平面度相關(guān)的測量數(shù)據(jù)；最后，對所獲得的測量數(shù)據(jù)進行譬如三角形準則或交叉準則等這些平面度誤差評定方法來執(zhí)行后置處理，計算得出被測樣品的平面度，由此完成整個平面度檢測過程。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多探針平面度檢測儀，該檢測儀包括測量探針陣列(I)、測量物鏡(2)、干涉顯微鏡(3)、C⑶成像裝置(5)、垂直掃描工作臺(6)和水平工作臺(10)，其中 所述干涉顯微鏡(3)和CCD成像裝置(5)通過連接套筒(4)固定在所述垂直掃描工作臺(6)上并隨著垂直掃描工作臺(6)的上下移動而移動，其中干涉顯微鏡(3)處于連接套筒(4)的下部用于形成光的干涉條紋以便對被測樣品的平面度執(zhí)行檢測，CCD成像裝置(5)處于連接套筒(4)的上部用于對所產(chǎn)生的干涉條紋進行成像顯示； 所述測量探針陣列(I)包括多個探針，這些探針安裝在同一支撐軸上并可繞著支撐軸轉(zhuǎn)動，各個探針的前端具有用于與被測樣品表面相 接觸的探針針尖，后端具有平面反射鏡; 所述測量物鏡(2)固定安裝在所述干涉顯微鏡(3)的下部并處于所述測量探針后端的平面反射鏡上方，用于對來自干涉顯微鏡(3)的光或由所述平面反射鏡反射的光進行匯聚； 所述水平工作臺(10)設置在所述測量探針陣列(I)下方，用于放置被測樣品。
2.如權(quán)利要求I所述的多探針平面度檢測儀，其特征在于，所述測量探針陣列(I)包括九個探針，這九個探針在其中部依次以相等間距安裝在所述支撐軸上，各個探針后端的平面反射鏡到支撐軸的距離相等，并且各個探針前端的針尖在水平面上的投影形成三行乘三列的均勻分布陣列。
3.如權(quán)利要求2所述的多探針平面度檢測儀，其特征在于，對于所述探針針尖在水平面上所形成的三行乘三列的均勻分布陣列，該陣列的間距為IOmm 25mm。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的多探針平面度檢測儀，其特征在于，所述干涉顯微鏡(3)包括光源(16)、分光鏡(22)、參考物鏡(24)和反射鏡(25),其中光源(16)用于產(chǎn)生和發(fā)射光，分光鏡(22)用于將光源(16)所發(fā)出的光分成兩束即射向所述測量物鏡(2)的光束和射向參考物鏡(24)的光束,所述參考物鏡(24)用于對經(jīng)過分光鏡(22)分光后射來的光束進行匯聚，所述反射鏡(25)用于將經(jīng)過參考物鏡(24)會聚后的光束執(zhí)行反射，從而與射向測量物鏡(2)并由探針后端的平面反射鏡所反射返回的光束相匯聚由此產(chǎn)生干涉條紋。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的多探針平面度檢測儀，其特征在于，所述干涉顯微鏡(3)的光源(16)所發(fā)出的例如是白光或激光。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項所述的多探針平面度檢測儀，其特征在于，所述水平工作臺(10)包括設置在工作臺面一側(cè)的一個固定支承(11)和設置在工作臺面另外一側(cè)的兩個可調(diào)支承(13)，并具有用于使水平工作臺整體沿著X軸方向移動的X向移動調(diào)節(jié)裝置(14)和用于使水平工作臺整體沿著Y軸方向移動的Y向移動調(diào)節(jié)裝置(12)。
7.如權(quán)利要求1-6任意一項所述的多探針平面度檢測儀，其特征在于，所述多探針平面度檢測儀還包括分別與所述垂直掃描工作臺(6)和CCD成像裝置(5)相連的計算機測控系統(tǒng)(8)，該計算機測控系統(tǒng)(8)用于控制所述垂直掃描工作臺(6)的上下移動，并對所述C⑶成像裝置(5)形成干涉條紋予以顯示輸出及通過后置處理計算出對應的平面度。
8.一種使用如權(quán)利要求1-7任意一項所述的檢測儀來執(zhí)行平面度檢測的方法，該方法包括下列步驟 在執(zhí)行平面度檢測之前，先以一塊標準平面度的表面作為測量對象，對各個探針所形成干涉條紋的相對距離進行預標定； 將被測樣品放置在水平工作臺上，并使得測量探針陣列各個探針的探針針尖保持與被測樣品表面相接觸，接著通過調(diào)節(jié)可調(diào)支承并配合電感測微表來調(diào)節(jié)被測表面，由此使得被測表面在電感測微表的測量分辨率范圍內(nèi)保持水平； 通過驅(qū)動垂直工作臺，使得CCD成像裝置中出現(xiàn)九簇干涉條紋，然后從中選擇一簇干涉條紋作為基準條紋，并依據(jù)其他干涉條紋與該基準條紋之間的相對距離，獲得與被測表面平面度相關(guān)的測量數(shù)據(jù)；以及 對所獲得的測量數(shù)據(jù)進行后置評定處理，計算得出被測樣品的平面度，由此完成整個平面度檢測過程。
9.如權(quán)利要求8所述的平面度檢測的方法，其特征在于，采用三角形準則或交叉準則來執(zhí)行所述后置評定處理過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多探針平面度檢測儀及其相應的檢測方法，該檢測儀包括測量探針陣列、測量物鏡、干涉顯微鏡、CCD成像裝置、垂直掃描工作臺和水平工作臺，其中干涉顯微鏡和CCD成像裝置設置在垂直掃描工作臺上，分別用于形成光的干涉條紋和干涉條紋的成像；測量探針陣列包括多個探針，這些探針各自的前端具有探針針尖，后端具有平面反射鏡；測量物鏡固定安裝在干涉顯微鏡下部并處于探針平面反射鏡上方，用于對光線進行匯聚；水平工作臺設置在測量探針陣列下方用于放置被測樣品。按照本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)多探針同時測量，充分利用光干涉的高精度特性并有效避免測量時被測表面材料光學性能的影響，相應能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高和成本低的效果。
文檔編號G01B11/30GK102620690SQ201210094438
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者盧文龍, 常素萍, 王生懷, 謝鐵邦, 陳育榮 申請人:華中科技大學