一种DOE检测设备及方法与流程

本发明涉及光学测试技术领域，尤其涉及一种doe检测设备及方法。

背景技术：

激光投影模组中的衍射光学元件(doe)质量的好坏，对模组光安全性(即光功率超标)及散斑成像质量影响较大。通常由厂家出厂前检测，使用前进行抽测的方式确认。

由于doe由较复杂的加工工艺(如材料/纯度、材料加工/塑料成型/平面度、成品加工/刻印)组成，每批次及个体质量有一定差异，设定的doe规格如在特定数值区间及性能稳定等方面越严格，生产良率相对较低，所需的物料采购成本则较高。如根据物料采购成本确定doe规格，则doe质量波动可能较大，从而需增加使用前的检测频率。按后者方式的来料，目前在用的检测装置为人工操作，效率较低。因此为doe质量检测提供快速快捷、简单有效的自动化检测装置成为了需要。

技术实现要素：

本发明为了解决现有的问题，提供一种doe检测设备及方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种doe检测设备，包括第一滑轨，第二滑轨，光源模组，光功率计，积分球和控制器；所述第一滑轨滑动架设在所述第二滑轨上，且所述第一滑轨上滑动安装有固定治具，所述固定治具用于放置装载有多个待测doe的物料盘；所述光源模组用于发射准直光束；所述积分球设置在所述光源模组与所述光功率计之间，用于收集经所述待测doe衍射后的光束；所述光功率计用于检测并计算衍射光束的光功率数据，并将所述光功率数据传输给所述控制器；所述控制器用于接收所述光功率数据并判断所述光功率数据是否在预设范围内，若是，则判断所述待测doe合格，反之则判断所述待测doe不合格。

在本发明的一种实施例中，所述积分球的高度及位置均可调；还包括积分球快门，设于所述光源模组的出光路径上，用于遮挡所述光源模组发射的准直光束，当所述待测doe移动至积分球检测孔正下方时，所述控制器控制所述积分球快门开启以允许所述衍射光束能到达所述光功率计。

在本发明的又一种实施例中，还包括分别设置在所述物料盘两侧的第三高度测试装置和第四高度测试装置，分别用于检测各自与所述物料盘的正面和反面的第三距离值和第四距离值；当所述第三距离值不在第三预设距离范围内时，所述第三高度测试装置进行提示；当所述第四距离值不在第四预设距离范围内时，所述第四高度测试装置进行提示；所述第三高度测试装置包括第三防撞挡块和第三接触式传感器，所述第四高度测试装置包括第四防撞挡块和第四接触式传感器，所述第三防撞挡块和第四防撞挡块与所述物料盘的水平距离与竖直距离分别小于所述第三接触式传感器和所述第四接触式传感器与所述物料盘的水平距离和竖直距离。

在本发明的再一种实施例中，所述控制器同步或异步发送第一组时序控制信号和第二组时序控制信号；所述第一滑轨在所述第一组时序控制信号的控制下沿着所述第二滑轨滑动；所述固定治具在所述第二组时序控制信号的控制下沿着所述第一滑轨滑动。

本发明还提供一种doe检测方法，采用如上任一所述的doe检测设备，具体包括如下步骤：t1：控制固定治具携带物料盘将待测doe移动至积分球检测孔正下方；t2：积分球收集经所述待测doe衍射后的光束；t3：光功率计检测并计算衍射光束的光功率数据并将所述光功率数据传输给控制器；t4：所述控制器接收所述光功率数据并判断所述光功率数据是否在预设范围内；若是，则判断所述待测doe合格，反之则判断所述待测doe不合格。

在本发明的一种实施例中，步骤t1之前还包括如下步骤：t101：控制所述固定治具携带所述物料盘将待测doe移动至第三高度测试位置；t102：第三高度测试装置检测其至所述物料盘正面的第三距离值，当第三距离值不在第三预设距离范围内时，所述第三高度测试装置进行提示；t103：控制所述固定治具携带所述物料盘将所述待测doe移动移动至第四高度测试位置；t104：第四高度测试装置检测其至所述物料盘的反面的第四距离值，当第四距离值不在第四预设距离范围内时，第四高度测试装置进行提示。

在本发明的又一种实施例中，步骤t1之后还包括如下步骤：t111：当所述待测doe移动至所述积分球检测孔正下方时，所述控制器控制所述积分球快门开启以允许经所述待测doe衍射后光束到达所述光功率计的光学探头。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一所述方法的步骤。

本发明的有益效果为：提供一种doe检测设备及方法，通过第一滑轨，第二滑轨，光源模组，光功率计，积分球和控制器的有序连接，为doe质量检测提供快速快捷、简单有效的自动化检测装置。

附图说明

图1是本发明一种实施例中doe检测设备的结构示意图。

图2是本发明一种实施例中doe检测方法的示意图。

图3是本发明第二种实施例中带积分球的doe检测设备的结构示意图。

图4是本发明第二种实施例中doe检测方法的示意图。

图5是本发明第三种实施例中doe检测方法的示意图。

图6是本发明第四种实施例中doe检测方法的示意图。

其中，10-doe检测设备，101-第一滑轨，102-第二滑轨102，103-光源模组，104-光功率计，105-固定治具，106-物料盘，107-机械快门，108-ng品收集盒，109-相机，110-第一高度测试装置，111-第二高度测试装置，1101-第一防撞挡块，1102-第一接触式传感器，1111-第二防撞挡块，1112-第二接触式传感器，20-带积分球的doe检测设备，202-积分球，204-第三高度测试装置，205-第四高度测试装置，2041-第三防撞挡块，2042-第三接触式传感器，2051-第四防撞挡块，2052-第四接触式传感器。

具体实施方式

为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参照图1，为本发明一个实施例中一种doe检测设备10的结构示意图，包括第一滑轨101、第二滑轨102、光源模组103、光功率计104、控制器(未示出)。如图所示，第一滑轨101滑动架设在第二滑轨102上，且第一滑轨101上滑动安装有固定治具105，其中固定治具105用于放置装载有多个待测doe的物料盘106。光源模组103用于发射准直光束；光功率计104用于检测并计算经所述待测doe衍射后的准直光束的零级光束的光功率数据，并将上述光功率数据传输给控制器；控制器接收上述光功率数据后判断其是否小于预设值，若是，则判断待测doe合格，反之则判断待测doe不合格。

请继续参照图1，在一个实施例中，将第一滑轨101和第二滑轨102搭建成xy型水平滑台，第一滑轨101可在控制器发送的第一组时序控制信号的控制下沿着第二滑轨102滑动。同理地，固定治具105可在控制器发送的第二组时序控制信号的控制下沿着第一滑轨101滑动。可以理解的是，控制器可同步或异步发送第一组时序控制信号和第二组时序控制信号。在一个实施例中，第一滑轨101和第二滑轨102的长度均为200mm，如此，物料盘106可跟随固定治具105在200mm*200mm的面积区域内移动到任意位置。可以理解的是，控制器可以是上位机，例如电脑，其与第一滑轨101、第二滑轨102和固定治具105可通过usb、电线等进行有线连接，也可以通过无线网等进行无线连接，从而对两者进行控制。

需要说明的是，光源模组103包括激光发射器与准直元件(例如准直透镜等)以发射准直光束，激光发射可以是单点边发射ld或vcsel或vcsel阵列等。在一个实施例中，检测设备10持续对光源模组103供电，为了避免在待测doe未移动到指定检测位置时，光功率计104也对检测到的光信号进行计算由此对其造成损耗的问题，因此检测设备10还包括机械快门107。参照图1可知，机械快门107设于光源模组103的出光路径上，用于遮挡其发射的准直光束，当待测doe移动至光源模组103的出光路径上时，所述控制器再控制机械快门107开启以允许经待测doe衍射后的准直光束的零级光束能到达所述光功率计104。

需要说明的是，光功率计104包括光学探头和光功率计本体，其中光功率计本体集成在控制器内。当光源模组103发射的准直光束经由待测doe后到达光功率计104时，具体地，光学探头会先检测到衍射光束中的零级光束并将零级光束的光信号转换成电信号，并进一步将其传输给光功率计本体；光功率计本体接收上述电信号后会根据上述电信号计算光功率数据，并进一步将光功率数据传输给控制器。可以理解的是，光功率计104的高度及位置均可调，因此光功率计104相对于准直透镜的距离也可调节，因为光功率计104在不同的位置收集到的能量密度不同，因此通常会将光功率计104调节到准直透镜的和焦点同轴的中心位置，进而测量目标光束的功率。

控制器接收上述功率数据后，判断所述光功率数据是否小于预设值，若是，则判断所述待测doe合格，反之则判断所述待测doe不合格。可以理解的是,激光发散后在激光发射器的发光面的中心位置处叠加聚集的光束为零级光束，在激光发射器的发光面的四周处传输的光束为非零级光束，零级光束的强度过强将会危害人的眼睛，因此可以用doe对零级光束进行衍射以削弱其强度，但是当doe为不良品时，其衍射效率会极大的减小，由此可能导致零级光束传输到doe时无法被完全衍射，从而使得经doe出射的零级光束的强度依然很强。由此，可以通过检测经doe出射的零级光束的功率来判断经doe是否为不良品。为了对doe是否合格的标准有更直观的了解，举例说明，当用边发射ld作为检测用光源时，供电电流200ma，此时零级光束的光功率应该小于150uw@1200mm。

在一个实施例中，当物料盘106中的待测doe被逐一检测后，检测设备的ng品吸拾器会将不合格的doe从物料盘106中吸取出来并通过管道将其放置ng品收集盒108中。

可以理解的是，为了保证上述测量的零级光束的光功率的精确性，doe的中心以及光学探头的中心应该在光源模组103的出光轴上，光学探头与光源模组的位置是固定的，但在逐一检测doe的过程中，物料盘106是不断移动的，因此在实际操作过程中，还需要对光源模组103与待测doe的位置进行标定。下面将阐述一种标定光源模组与待测doe位置的方式。

请继续参照图1，检测设备10还包括相机109，相机109朝向光功率计104，用于采集经光源模组103和待测doe投影出的结构光图案并将其传送给显示器(图中未示出)。显示器接收上述结构光图案后根据结构光图案判断所述待测doe是否位于所述光源模组的中心；若否，控制器将会发送第一时序控制信号和/或第二控制信号以控制第二导轨和/或固定治具105携带物料盘106(doe)的移动，从而达到调整待测doe与光源模组103的位置的目的直至所述待测doe的中心与光源模组的中心并趋于同轴的位置，以便检测待测doe投影出的结构光图案的零级光点的最大值。应该注意的是，为了使相机104采集到清晰的结构光图案，在安装相机109时要避免相机遮住光源模组103的情况。

可以理解的是，可以在相机109上设置滤波片以仅允许光源模组103投射的光束通过，从而避免环境光的干扰。例如在一个实施例中，当上述结构光图案为红外散斑图案时，可以在相机109的入光面设置红外滤光片，以仅采集该红外散斑图案。

需要说明的是，物料盘106是由人工放置于固定治具105内的，因此一旦人工操作不规范，很有可能造成物料盘106与真空固定治具105无法保持平整的问题，进而会影响到检测的准确性，且物料盘106一旦发生倾斜，其在移动过程中，很有可能会与检测设备10中的其他组件发生碰撞，因此，在检测doe是否合格之前，首先还应该检测物料盘106是否正确合适地放置于固定治具105内。下面将对此进行具体阐述：

在一个实施例中，设备10还包括分别设置在物料盘106两侧的第一高度测试装置110和第二高度测试装置111，第一高度测试装置110和第二高度测试装置111分别用于检测各自与所述物料盘106的正面和反面的第一距离值和第二距离值；当所述第一距离值不在第一预设距离范围内时，所述第一高度测试装置进行提示，当所述第二距离值不在第二预设距离范围内时，所述第二高度测试装置进行提示。

在一个实施例中，第一高度测试装置110包括第一防撞挡块1101和第一接触式传感器1102，第二高度测试装置111包括第二防撞挡块1111和第二接触式传感器1112，其中所述第一防撞挡块1101和第二防撞挡块1111与所述物料盘106的水平距离与竖直距离分别小于第一接触式传感器1102和第二接触式传感器1112与物料盘106的水平距离和竖直距离以对第一接触式传感器1102和第二接触式传感器1112进行保护。

具体地，当固定治具105携带物料盘106到达第一高度测试装置110的位置时，由于第一防撞挡块1101相对于第一接触式传感器1102更加靠近物料盘106，因此，第一防撞挡块1101会对物料盘106进行初步的检测，即当物料盘106倾斜比较大时，会被第一防撞挡块1101挡住。当物料盘106安全通过第一防防撞挡块1101后，固定治具105将会携带物料盘106靠近第一接触式传感器1102，此时第一接触式传感器1102的感测探头在接触到物料盘时会发生收缩，根据感测探头的伸缩量进而可求得其至物料盘106正面的第一距离值，并将所述第一距离值传输给控制器，控制器将判断该第一距离值是否在第一预设范围内。

可以理解的是，当物料盘106朝着第一接触式传感器1102的方向倾斜时，此时测得的第一距离值会小于正常情况下测得的距离值，反之，则大于正常情况下的距离值，因此需要根据物料盘106与固定治具105和后端器件(如机械快门)间隔的空隙、及检测设备中各组件重复装配的累计公差等，设置一个距离范围，当第一距离值处在这个范围时，则判断物料盘106与第一接触式传感器1102的距离处在良好范围内，此时，物料盘106可以继续移动至预设检测位置，接受检测。当上述第一距离值不处于该距离范围内时，第一接触式传感器1102会进行提示，例如亮起红色，在一个实施例中，第一接触式传感器1102可以采用gt2-s1型号的接触式传感器，同理地，当第一距离值处于该距离范围内时，第一接触式传感器1102也可进行提示，例如亮起绿色。

在一个实施例中，当物料盘106通过了第一高度测试装置110的检测后，物料盘106将会移动至第二高度测试装置111处，第二高度测试装置111处将会检测其至物料盘106反面的距离，检测原理与第一高度测试装置110检测原理相同，在此不再赘述。

在一个实施例中，检测设备10外面还包括外罩(未示出)，外罩具有隔挡其他杂光的干扰以及防尘等保护器件的功能，上述组件均可位于外罩内，从而可使光学测试在密闭环境中进行。

请参照图2，本申请还提供一种doe检测方法，其可以利用上述检测设备10及其原理，执行如下步骤：

s1：控制固定治具105携带物料盘106将待测doe移动至光源模组的出光路径上。

s2：光功率计检测并计算经所述待测doe衍射后的准直光束的零级光束的光功率数据，并将所述光功率数据传输给控制器。

s3：控制器接收并判断上述光功率数据是否小于预设值；若是，则判断所述待测doe合格，反之则判断所述待测doe不合格。

上述步骤的实施过程与前述叙述相同，在此不再进行赘述。

请参照图3，本申请还提供另一种doe检测设备20，包括第一滑轨101、第二滑轨102、光源模组103、光功率计(图中未示出)、积分球202、控制器(未示出)。与图1一样，在图3中，第一滑轨101滑动架设在所述第二滑轨102上，且第一滑轨101上滑动安装有固定治具105，其中固定治具105用于放置装载有多个待测doe的物料盘106。光源模组103用于发射准直光束。积分球202设置在光源模组103与光功率计之间，用于收集经待测doe衍射后的准直光束的衍射光束。光功率计用于检测并计算衍射光束的光功率数据，并将光功率数据传输给所述控制器。控制器用于接收光功率数据，并判断所述光功率数据是否在预设范围内，若是，则判断所述待测doe合格，反之则判断所述待测doe不合格。举例说明，当检测光源是vcsel阵列时，例如是148点数的vcsel阵列，则上述光功率值在380uw～750uw范围内，都判断该doe为合格，反之则不合格。

请一并参照图1和图3，检测设备20与检测设备10相比，结构与检测原理类似，区别点在于，光源模组103和待测doe投射的衍射光束会先经由积分球202收集后，再到达光功率计。光功率计与光功率计104构造类似，也包括一光学探头与一光功率计本体，其中光功率计本体集成与控制器中。光功率计与光功率计104的区别在于，前者会计算所有检测到的衍射光束的光功率，而后者只会检测零级光束的光功率，具体的实现途径可通过对各自的光学探头进行适应性设计。

可以理解的是，光源模组103发射出的准直光束经由待测doe衍射后由积分球的入口进入，通过积分球内部反射材料的反射后经由积分球的出口输出，积分球202的高度及位置均可调，一般情况下将光功率计放置在积分球202的出口处以接收经反射的光束。

请继续参照图3，在一个实施例中，检测设备20还包括积分球快门(图中未示出)，以避免在待测doe未移动到指定检测位置时，光功率计也对检测到的光信号进行计算由此对其造成损耗的问题。积分球快门的作用原理与机械快门107的作用原理相类似，当待测doe移动至指定检测位置时，控制器控制积分球快门开启以允许光束从积分球202的出口输出，进而到达光功率计。可以理解，光功率计安装固定在积分球出口侧，积分球快门则安装固定在光功率计上，可直接或通过固定件安装。

在一个实施例中，检测设备20还包括设置在物料盘106两侧的第三高度测试装置204和第四高度测试装置205，其结构与原理与第一高度测试装置106和第二高度测试装置107相同，不再赘述。

请参照图4，本申请还提供一种doe检测方法，其可以利用上述检测设备20及其原理，执行如下步骤：

t1：控制固定治具105携带物料盘106将待测doe移动至积分球检测孔正下方。

在一个实施例中，控制器向第一滑轨发送第一组时序控制信号以控制所述第一滑轨携带所述物料盘106在所述第二滑轨上滑动，及用于向固定治具105发送第二组时序控制信号以控制所述固定治具105携带所述物料盘106在所述第一滑轨上滑动。通过控制xy型水平滑台以及固定治具105的滑动，从而使得物料盘106到达预设检测位置。

t2：积分球收集经所述待测doe衍射后的光束。

t3：光功率计检测并计算衍射光束的光功率数据并将所述光功率数据传输给所述控制器。

t4：所述控制器接收所述光功率数据并判断所述光功率数据是否在预设范围内；若是，则判断所述待测doe合格，反之则判断所述待测doe不合格。

如图5所示，在一个实施例中，在步骤t1之前还包括步骤：

t101，控制所述固定治具105携带物料盘106将待测doe移动至第三高度测试位置。

t102，第三高度测试装置检测其至物料盘106的正面的第三距离值，当第三距离值不在第三预设距离范围内时，所述第三高度测试装置进行提示。

t103，控制固定治具105携带物料盘106移动至第四高度测试位置。

t104，第四高度测试装置检测其至物料盘106的反面的第四距离值，当第四距离值不在第四预设距离范围内时，第四高度测试装置进行提示。

在一个实施例中，第三高度测试装置204包括第三防撞挡块2041和第三接触式传感器2042，第四高度测试装置205包括第四防撞挡块2051和第四接触式传感器2052，其中所述第三和第四防撞挡块(2041，2051)与物料盘106的水平距离与竖直距离分别小于所述第三和第四接触式传感器(2042，2052)与物料盘106的水平距离和竖直距离以对所述第三和第四接触式传感器(2042，2052)进行保护。

如图6所示，在一个实施例中，在步骤t1之后还包括步骤：

t111，当所述待测doe移动至所述积分球检测孔正下方时，所述控制器控制所述积分球快门开启以允许经所述待测doe衍射后光束到达所述光功率计的光学探头。

可以理解的是，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一非易失性计算机可读存储介质中，其可包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。