六自由度误差校正设备的制作方法

本技术关于运用光学测量原理对产品组件的定位进行误差校正的技术，尤指一种六自由度误差校正设备。

背景技术：

1、光学组件加工与组装的误差对光学系统的影响甚巨，特别是应用于虚拟现实(vr)、增强现实(ar)、混合现实(mr)或延展现实(xr)的头戴式显示设备中的投影显示模块，此类光学组件在制作或相关系统在组装时，若出现定位上的误差将会相当显著地直接影响视觉效果。

2、一般而言，在物品在三维空间中所产生误差包括六个自由度误差，分别是前后(forward/backward)、上下(up/down)、左右(left/right)的平移误差，以及俯仰(pitch)、偏摆(yaw)及翻滚(roll)的偏摆误差。换言之，为了使误差校正的结果更为精准，不但测量及校正技术也要具备六个自由度的规格，最好还能在单一校正设备上就能具备同步进行六自由度定位测量与校正的设计。

3、然而，现有误差校正技术虽然具备六个自由度的规格，但都是针对不同自由度分次甚至是在不同设备进行定位测量与校正，而非在单一设备同步进行。如图1所显示现有的误差校正设备9，其主要包括校正载台92、自准直测量机93、远心影像测量机94及共轭焦距离测量机97。其中，自准直测量机93用以测量俯仰/翻滚的自由度，远心影像测量机94用以测量前后/左右/偏摆的自由度，共轭焦距离测量机97用以测量上下的自由度。

4、承上，所述三种光学测量机台都可各自针对特定的自由度进行测量和校正，不过必须分次逐一进行。也就是说，必须将待测物d依序移载到自准直测量机93、远心影像测量机94、以及共轭焦距离测量机97下方并分别进行各自由度的校正。如此一来，产品组件移载次数过多，导致单一待测物d校正的整体运行时间过长，造成设备产能效率不佳。而且，校正载台92在移载待测物d的过程中也容易再次形成误差，导致校正效果大减。又，各测量机并排设置，也造成整体设备所占体积庞大，坪效不佳。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的是提供一种六自由度误差校正设备，能整合多种光学测量机台进行六个自由度的同步测量及误差校正，进而优化误差校正的精度与效率，以及节省时间成本与机台所占体积。

2、为达成上述目的，本实用新型一种六自由度误差校正设备，包括六轴校正载台、自准直测量装置、分光件、远心影像测量装置、光学件、共轭焦距离测量装置以及控制器。其中，六轴校正载台用于承载待测件，自准直测量装置沿着测量光轴而设置于六轴校正载台的上方，分光件设置于测量光轴上并介于六轴校正载台与自准直测量装置之间，远心影像测量装置设置于测量光轴的一侧并对应于分光件，共轭焦距离测量装置设置于测量光轴的一侧并对应于光学件。其中，光学件设置于测量光轴上并介于六轴校正载台与自准直测量装置之间，其可用于分光反射或全反射共轭焦距离测量装置的测量光而沿着测量光轴至待测件。

3、据此，通过电性连接至六轴校正载台、自准直测量装置、远心影像测量装置以及共轭焦距离测量装置的控制器，可控制六轴校正载台根据自准直测量装置的测量结果校正待测件的至少两个自由度的偏转误差，也可控制六轴校正载台根据远心影像测量装置的测量结果校正待测件的至少三个自由度的位移误差及偏摆误差，以及可控制六轴校正载台根据共轭焦距离测量装置的测量结果校正待测件的至少一个自由度的位移误差。

4、优选的是，光学件可设置于自准直测量装置与分光件之间，也可设置于分光件与六轴校正载台之间。优选的是，光学件可为分光镜、反射镜、具有局部分光镀层的透镜、具有局部反射镀层的透镜、具有镂空光通道的分光镜或具有镂空光通道的反射镜。优选的是，分光件可为分光镜、具有局部分光镀层的透镜或具有镂空光通道的分光镜。优选的是，自准直测量装置可测量待测件于俯仰及翻滚的两个自由度的偏转误差，远心影像测量装置可测量待测件平面上两个自由度的位移误差以及平面上的一个自由度的偏摆误差，共轭焦距离测量装置可测量待测件于高度上一个自由度的位移误差。

5、优选的是，通过控制器，可先控制六轴校正载台根据自准直测量装置的测量结果校正待测件的偏转误差后，再控制六轴校正载台根据远心影像测量装置或共轭焦距离测量装置的测量结果校正待测件的位移误差或偏摆误差。更佳的是，通过控制器，可先控制共轭焦距离测量装置测量待测件的处于高度上一个自由度的位移误差，再控制六轴校正载台水平平移，随后控制共轭焦距离测量装置测量待测件的另一个处于高度上一个自由度的位移误差，最后根据共轭焦距离测量装置于待测件的两处的测量结果校正待测件于高度上的至少一个自由度的位移误差。

6、由此可知，本实用新型的六自由度误差校正设备，成功整合自准直测量装置(autocollimation measurement device)、远心影像测量装置(telecentric imagemeasurement device)以及共轭焦距离测量装置(confocal distance measurementdevice)，使三种光学装置可利用同一个光轴进行测量，并与六轴校正载台共同组建成具有光学共轴架构的六自由度误差校正系统，相较于现有技术本实用新型具备以下优势：一、可同步对六个自由度进行定位测量，无须异地移位测量、校正，可产生更精准的测量结果；二、由于减少移位测量及重新定位的时间，可显著提升校正效率；三、将三种测量装置整合于同一个设备上并利用同一个测量光轴进行测量，如此上下紧凑配置，故可显著缩小整体设备所占用体积。

技术特征：

1.一种六自由度误差校正设备，其特征是，包括：

2.根据权利要求1所述的六自由度误差校正设备，其特征是，还包括共轭焦距离测量装置及光学件；该光学件设置于该测量光轴上，并介于该六轴校正载台与该自准直测量装置之间；该共轭焦距离测量装置设置于该测量光轴的一侧并对应于该光学件且电性连接至该控制器；其中，该光学件分光反射或全反射该共轭焦距离测量装置的测量光而沿着该测量光轴至该待测件；该控制器控制该六轴校正载台根据该共轭焦距离测量装置的测量结果校正该待测件的至少一个自由度的位移误差。

3.根据权利要求2所述的六自由度误差校正设备，其特征是，该光学件设置于该自准直测量装置与该分光件之间；该光学件为分光镜、反射镜、具有局部分光镀层的透镜、具有局部反射镀层的透镜、具有镂空光通道的分光镜或具有镂空光通道的反射镜；该分光件为分光镜、具有局部分光镀层的透镜或具有镂空光通道的分光镜。

4.根据权利要求2所述的六自由度误差校正设备，其特征是，该光学件设置于该分光件与该六轴校正载台之间；该光学件为分光镜、反射镜、具有局部分光镀层的透镜、具有局部反射镀层的透镜、具有镂空光通道的分光镜或具有镂空光通道的反射镜。

5.根据权利要求2所述的六自由度误差校正设备，其特征是，该自准直测量装置测量该待测件于俯仰及翻滚的两个自由度的偏转误差；该远心影像测量装置测量该待测件平面上两个自由度的位移误差以及平面上的一个自由度的偏摆误差；该共轭焦距离测量装置测量该待测件于高度上一个自由度的位移误差。

技术总结
本技术涉及一种六自由度误差校正设备，所述设备包括六轴校正载台、自准直测量装置、分光件、远心影像测量装置以及控制器。其中，六轴校正载台用于承载待测件，自准直测量装置沿测量光轴设于六轴校正载台上方，分光件设于测量光轴上并介于六轴校正载台与自准直测量装置之间，远心影像测量装置设于测量光轴一侧并对应于分光件。据此，可通过控制器控制六轴校正载台根据自准直测量结果校正待测件至少两个自由度的偏转误差，并控制六轴校正载台根据远心影像测量结果校正待测件至少三个自由度的位移误差及偏摆误差。

技术研发人员：谢承志,吴典锜,李明龙,林裕轩,林宗毅,马健豪
受保护的技术使用者：致茂电子（苏州）有限公司
技术研发日：20220928
技术公布日：2024/1/12