专利名称：一种运用于元件的微细尺寸机上测量的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种运用于元件的微细尺寸机上测量的方法及系统，特别是涉 及一种不需离线测量，且能提供更微小的测量尺度范围的运用于元件的微细尺 寸机上测量的方法及系统。
背景技术：
目前当作业人员欲测量一物体的尺寸前，大致都会依照所欲测量的物体所 属的尺度范围与测量精度的需求，思考决定所欲使用的尺寸测量方法与测量工 具，以符合测量物体的尺寸所需，例如以数公厘到数十公分的物体而言，不论 是长度或者是直径的测量，经常会使用的测量工具不外乎光标卡尺、分厘卡与 高度规等，但当欲测量物体所属的尺度范围大于测量工具的尺度范围，则须选 用三次元測量仪进行测量物体的尺寸。又当物体的尺度范围微小至毫米甚或是次毫米时，则必须选用的测量工具 与测量方法，为利用影像二维轮廓测量，此种影像二维测量方法的原理大致是 利用工业摄影机拍摄一待测量元件，再分析此待测尺寸在影像上的长度，并根 据影像校正所得到的摄影机参数，计算上述待测元件的尺寸，但当上述待测物 体的尺度范围愈微小时，则尺寸测量系统必须具备更高的尺寸解析能力，以维 持一定水准的测量精度，因此前述影像二维轮廓测量就会产生极大的测量缺点 问题，此影像二维轮廓测量系统因会受限于光学绕射现象(即是因分辨率取决 于光源波长)，其测量精度只能达到微米尺度等级，然而，当工件的待测部位 受到工件表面轮廓遮挡，而使光学测量光线也受到遮挡，无法穿透工件表面轮 廓，便无法取得待测尺寸，例如一工件表面的轮廓为相互阻挡排列形式是如矩 阵排列形式，或者如测量一工件的具有阶梯状或锥度凹孔，受到遮挡的尺寸为 光学测量方式无法进行测量的限制，并且对于日趋微型化的各式数字电子产品 与其相关零元件，上述光学影像测量系统与传统测量方法已经无法满足测量精 度需求，因而必须寻求其它的测量解决方案，以求能测量更微小的尺度范围。
另外，为了确保元件的微细尺寸精度，会在制造前与制造过程中，进行测 量加工刀具或是模具的磨耗量与被加工元件的尺寸，不过目前此类元件与加工 刀具的测量都只能采用离线测量，即是无法在工具机上实时测量，但因离线测 量最大的缺点问题在于重新安装被加工件与刀具后，会造成两者相互间的位置 关系己经不同于拆卸之前的相对位置，因此必须再次重新进行定位校正，但却 因而导致原先通过离线测量方式所提高的成品尺寸精度，会被重新定位校正误 差所抵销，进而丧失原本已提高的成品尺寸精度。因此，现有测量技术需离线测量，因此导致无法有效提高元件成品微细尺 寸的精度，且现有测量技术的测量尺度范围受限，无法提供更微小的测量尺度 范围，所以如何重新设计一种运用于元件的微细尺寸机上测量地方法及系统， 其能有效提高元件成品的微细尺寸精度，即为本发明的目的。发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种运用于元件的微细尺寸机上测 量地方法及系统，以解决现有测量技术是需离线测量，因此无法有效提高元件 成品的微细尺寸精度的缺点，同时也克服现有测量技术的测量尺度范围受限， 无法提供更微小的测量尺度范围的缺点。为了实现上述目的，本发明提供了一种运用于元件的微细尺寸机上测量的 方法，其特点在于，包含以下步骤提供一微细尺寸的机上测量系统，该机上 测量系统架设于一机具上，且该机上测量系统包含一控制单元、 一信号单元连 接于该控制单元及一移动平台连接于该控制单元，该移动平台装设一微细测量 探头且该微细测量探头连接于该信号单元；提供一待测元件，该元件具有微细 尺寸，并固设于该机具上且连接于该信号单元；运用该控制单元产出一测量路 径作业；运用该信号单元产出一测量信号作业，并传送该测量信号至该微细测 量探头；进行该微细测量探头位移以电性测量方式测量该元件的该微细尺寸作 业，该微细测量探头依照该测量路径进行位移，且将该测量信号传送至该元件， 通过电性測量方式取得该元件的测量尺寸信号；以及进行分析该测量尺寸信号 作业，该信号单元取得该测量尺寸信号，并通过该控制单元进行该测量尺寸信 号分析处理，运算得出该元件的测量尺寸。上述运用于元件的微细尺寸机上测量的方法，其特点在于，该测量尺寸信
号包含一微细测量探头移动数据与一尺寸测量信号，以供该控制单元进行分析 处理，取得该元件的该测量尺寸。上述运用于元件的微细尺寸机上测量的方法，其特点在于，该微细测量探 头的外型或尺寸相对应该元件的测量部位具不同的外型或尺寸。上述运用于元件的微细尺寸机上测量的方法，其特点在于，该微细测量探 头的侧面形状为圆柱形或圆球形。上述运用于元件的微细尺寸机上测量的方法，其特点在于，该微细测量探头的尺寸为10um lmm。本发明还提供一种运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，其特点在于， 包含控制单元，该控制单元产生一测量路径，且分析一测量尺寸的测量信号 处理，以取得该元件微细尺寸的测量尺寸；信号单元，该信号单元连接于该控 制单元且产生一测量信号，并取得该元件的该测量尺寸信号；移动平台，该移 动平台连接于该控制单元；以及微细测量探头，该微细测量探头设置于该移动 平台上，且该微细测量探头连接于该信号单元，通过该微细测量探头位移以电 性测量方式进行元件测量作业。上述运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，其特点在于，该测量尺寸的 测量信号包含一微细测量探头移动数据与一尺寸测量信号，以供该控制单元进 行分析处理，取得该元件的该测量尺寸。上述运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，其特点在于，该微细测量探 头的外型或尺寸是相对应该元件的测量部位具不同的外型或尺寸。上述运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，其特点在于，该微细测量探 头的侧面形状为圆柱形或圆球形。上述运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，其特点在于，该微细测量探 头的尺寸为10um lmm。本发明的功效如下1. 通过此运用于元件的微细尺寸机上测量的方法及系统实施运用，当运用 于测量高深宽比的细微元件时，此种机上尺寸测量方法可以避免光学影像测量 方法上的遮蔽问题与测量死角。2. 通过此运用于元件的微细尺寸机上测量的方法及系统实施运用，本发明 的机上尺寸測量的方法及系统还可适用于各种几何形状的测量部位，以产生适
当的测量间距与有效率的测量路径，以获得较佳的测量结果。3. 通过此运用于元件的微细尺寸机上测量的方法及系统实施运用，能针对 各种不同几何形状的测量部位，搭配不同几何外型与尺寸的细微探头，以获得 较佳的测量结果，当然也能适用于各种尺寸与材料特性的元件，并使用不同的 数学算法来分析测量信号的变化模式，借此判定细微探头与元件微细尺寸的接 触状态，以获得较佳的测量结果。4. 通过此运用于元件的微细尺寸机上测量的方法及系统实施运用，工件的 测量部位能不受到工件表面轮廓遮挡的限制，将测量探头伸入以取得工件的待 测尺寸。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。
图1为本发明运用于元件的微细尺寸机上测量的方法流程图； 图2为本发明运用于元件的微细尺寸机上测量的系统示意图； 图3为本发明运用于元件的微细尺寸机上测量的系统的测量路径示意图； 图4A为本发明运用于元件的微细尺寸机上测量的系统的微细测量探头侧 面形状第一态样示意图；图4B为本发明运用于元件的微细尺寸机上测量的系统的微细测量探头侧 面形状第二态样示意图；图5A为本发明的实作元件示意图；以及图5B为本发明的实际测得元件的实验数据表。其中，附图标记Sl 运用于元件之微细尺寸机上测量之方法步骤SIO 提供一微细尺寸的机上测量系统步骤S20 提供一待测元件步骤S30 运用控制单元产出一测量路径作业步骤S40 运用信号单元产出一测量信号作业，并传送测量信号至微细测 量探头步骤S50 进行微细测量探头位移以电性测量方式测量元件的微细尺寸 作业步骤S60进行分析测量尺寸信号作业1运用于元件的微细尺寸机上测量的系统10控制单元20信号单元30移动平台40微细测量探头2元件R测量路径Q标称直径具体实施方式
首先，请参阅图l，本发明为一种运用于元件的微细尺寸机上测量的方法，此运用于元件的微细尺寸机上测量的方法S1—较佳实施例包含，步骤SIO，提供一微细尺寸的机上测量系统；步骤S20，提供一待测元件；步骤S30，运用控 制单元产出一测量路径作业；步骤S40，运用信号单元产出一测量信号作业；步骤S40，并传送测量信号至微细测量探头；步骤S50，进行微细测量探头位移 以电性测量方式测量元件的微细尺寸作业；步骤S60，进行分析测量尺寸信号作业。请参阅图2，本发明为一种运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，此运 用于元件的微细尺寸机上测量的系统I的一较佳实施例是包含，一控制单元IO、 一信号单元20、一移动平台30及一微细测量探头40设置于移动平台30上且连接 于信号单元20,此信号单元20连接于控制单元10，而上述移动平台30连接于控 制单元IO。请参阅图l、图2及图3，本发明是一种运用于元件的微细尺寸机上测量的 方法及系统，此运用于元件的微细尺寸机上测量的方法S1及系统1是先进行， 步骤SIO，提供一微细尺寸的机上测量系统，此机上测量系统l是架设于一机具 上，且此机上测量系统I包含一控制单元IO、 一信号单元20，连接于控制单元 10及一移动平台30连接于控制单元10，此移动平台30装设有一微细测量探头 40,且微细测量探头40其连接于信号单元20，再者，步骤S20，提供一待测元
件，此元件2具有微细尺寸，并固设于一机具(未示于图中)上以供进行加工 作业,且元件2也连接于信号单元20，而此元件2的微细尺寸为10 cm 10-2 u m， 并且，步骤S30，运用控制单元产出一测量路径作业，后续，步骤S40,运用信 号单元产出一测量信号作业，并传送测量信号至微细测量探头，又进行步骤 S50，微细测量探头位移以电性测量方式测量元件的微细尺寸作业，此微细测 量探头40依照测量路径R进行位移，且将测量信号传送至元件2，通过电性测量 方式取得元件2的测量尺寸信号，最后，步骤S60，进行分析测量尺寸信号作业， 此信号单元20取得测量尺寸信号，并通过控制单元10进行上述测量尺寸信号分 析处理，运算得出元件2的所欲测量尺寸。再者，本发明是一种运用于元件的微细尺寸机上测量的方法及系统，此运 用于元件的微细尺寸机上测量的方法Sl及系统1,测量尺寸信号包含一微细 测量探头40移动资料与一尺寸测量信号，以供控制单元10进行分析处理，取 得上述元件2的测量尺寸，并且，上述微细测量探头40的外型或尺寸是相对 应元件2的測量部位具不同的外型或尺寸，请参阅图4A与图4B，此微细测量 探头40的侧面形状分别能为圆柱形或圆球形，此微细测量探头40尺寸为 10um lmm，最后，请参阅图5A及图5B，为本发明的实作测量实验数据，由 图中得知，此元件2的标称直径Q为80 u m，且选用圆柱形的微细测量探头40， 所得的三次测量实验数据分别为80. 09 u m、 80. 48 u m与79. 97 u m。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这 些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1. 一种运用于元件的微细尺寸机上测量的方法，其特征在于，包含以下步骤提供一微细尺寸的机上测量系统，该机上测量系统架设于一机具上，且该机上测量系统包含一控制单元、一信号单元连接于该控制单元及一移动平台连接于该控制单元，该移动平台装设一微细测量探头且该微细测量探头连接于该信号单元；提供一待测元件，该元件具有微细尺寸，并固设于该机具上且连接于该信号单元；运用该控制单元产出一测量路径作业；运用该信号单元产出一测量信号作业，并传送该测量信号至该微细测量探头；进行该微细测量探头位移以电性测量方式测量该元件的该微细尺寸作业，该微细测量探头依照该测量路径进行位移，且将该测量信号传送至该元件，通过电性测量方式取得该元件的测量尺寸信号；以及进行分析该测量尺寸信号作业，该信号单元取得该测量尺寸信号，并通过该控制单元进行该测量尺寸信号分析处理，运算得出该元件的测量尺寸。
2、 根据权利要求1所述的运用于元件的微细尺寸机上测量的方法，其中 该测量尺寸信号包含一微细测量探头移动数据与一尺寸测量信号，以供该控制 单元进行分析处理，取得该元件的该测量尺寸。
3、 根据权利要求1所述的运用于元件的微细尺寸机上测量的方法，其特 征在于，该微细测量探头的外型或尺寸相对应该元件的测量部位具不同的外型 或尺寸。
4、 根据权利要求1所述的运用于元件的微细尺寸机上测量的方法，其特 征在于，该微细测量探头的侧面形状为圆柱形或圆球形。
5、 根据权利要求1或3所述的运用于元件的微细尺寸机上测量的方法， 其特征在于，该微细测量探头的尺寸为10um lmm。
6、 一种运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，其特征在于，包含 一控制单元，该控制单元产生一测量路径，且分析一测量尺寸的测量信号处理，以取得该元件微细尺寸的测量尺寸；一信号单元，该信号单元连接于该控制单元且产生一测量信号，并取得该 元件的该测量尺寸信号；一移动平台，该移动平台连接于该控制单元；以及一微细测量探头，该微细测量探头设置于该移动平台上，且该微细测量探 头连接于该信号单元，通过该微细测量探头位移以电性测量方式进行元件测量 作业。
7、 根据权利要求6所述的运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，其特 征在于，该测量尺寸的测量信号包含一微细测量探头移动数据与一尺寸测量信 号，以供该控制单元进行分析处理，取得该元件的该测量尺寸。
8、 根据权利要求6所述的运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，其特 征在于，该微细测量探头的外型或尺寸是相对应该元件的测量部位具不同的外 型或尺寸。
9、 根据权利要求6所述的运用于元件的微细尺寸机上测量的系统，其特 征在于，该微细测量探头的侧面形状为圆柱形或圆球形。
10、 根据权利要求6或8所述的运用于元件的微细尺寸机上测量的系统， 其特征在于，该微细测量探头的尺寸为10!im lmm。
全文摘要
本发明涉及一种运用于元件的微细尺寸机上量测的方法，包含提供一微细尺寸的机上测量系统步骤、提供一待测元件步骤、运用控制单元产出一测量路径作业步骤、运用信号单元产出一测量信号作业，并传送测量信号至微细测量探头步骤、进行微细测量探头位移以电性测量方式测量元件的微细尺寸作业步骤及进行分析测量尺寸信号作业步骤，当本发明实施运用时，不需离线测量，且能提高元件成品的微细尺寸精度及提供更微小的测量尺度范围，另外，本发明还包含一种运用于元件的微细尺寸机上测量的系统。
文档编号G01B7/00GK101210798SQ20061015637
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月29日 优先权日2006年12月29日
发明者安乃骏, 殷 庄, 陈勤志 申请人:财团法人金属工业研究发展中心