对中装置及方法与流程

1.本技术属于同轴调节设备技术领域，尤其是涉及一种对中装置及方法。


背景技术：

2.在扫描电镜领域，电镜内部的主要的零件组装时，装配的同心度要求很高，通常为几微米到几十微米。
3.如图1所示，现有技术只需用对中棒b从上到下的将第一对中件a1和第二对中件a2串起来，然后再锁紧固定螺钉201，从而完成2个工件的对心组装。然而，如此对中无法获取对中后精度的具体值；
4.另外，对中棒b的加工精度难以保证，而且，第二对中件a2中的微孔孔径过小，相应地，对中棒b的直径较小其结构强度偏低，在频繁使用的过程中可能出现磨损形变，导致对中精度偏低。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种对中装置及方法，以解决现有技术提出的采用对中棒导致对中精度偏低的技术问题。
6.根据本技术的一个方面，提供了一种对中装置，用于调节第二对中件与第一对中件之间的同轴度，对中装置包括第一检测模块、调节模块以及第二检测模块；第二对中件预固定于第一对中件形成预连接工件组，预连接工件组能够置于调节模块上；第一检测模块用于检测第一对中件与调节模块之间的第一同轴度，第二检测模块用于检测第二对中件与调节模块之间的第二同轴度；调节模块设置为用于根据第一同轴度调节预连接工件组的位置、以及用于根据第二同轴度调节第二对中件的位置。
7.在本技术可选的方案中，调节模块包括沿z轴由下而上依次连接的旋转机构、第一调节机构以及第二调节机构；第二调节机构用于连接于预连接工件组，旋转机构能够驱动第一调节机构、第二调节机构及预连接工件组绕z轴旋转；第一调节机构用于带动第二调节机构运动，以根据第一同轴度调节预连接工件组的位置；第二调节机构用于根据第二同轴度调节第二对中件的位置。
8.在本技术可选的方案中，第二调节机构包括对心盘以及多个顶压件，第一对中件连接于对心盘，多个顶压件沿对心盘的周向间隔设置并活动连接于对心盘，以夹持第二对中件。
9.在本技术可选的方案中，第一对中件设置有基准孔；第一检测模块包括第一支撑臂以及测量工具，测量工具安装于第一支撑臂；测量工具设置为用于通过接触基准孔的内壁，以检测出第一对中件与旋转机构之间的第一同轴度，测量工具还设置为用于通过接触第一对中件在z轴上的表面，以检测出第一对中件相对水平面的平行度。
10.在本技术可选的方案中，第一对中件设置有基准孔，第二对中件设置有对中孔；第二检测模块包括图像采集装置以及调焦机构，图像采集装置用于采集对中孔的位置以检测
出第二对中件与调节模块之间的第二同轴度，调焦机构用于调整图像采集装置在z轴上的位置以调焦。
11.在本技术可选的方案中，对中装置还包括第三调节机构以及第二支撑臂；第二支撑臂连接于第三调节机构，第二检测模块连接于第二支撑臂；第三调节机构设置为带动第二支撑臂运动，以调节第二检测模块与第二对中件的相对位置。
12.根据本技术的另一个方面，提供了一种对中方法，应用于上述的对中装置，该方法包括：
13.将预连接工件组置于调节模块上；
14.基于第一检测模块检测出的第一同轴度，通过第一调节机构调整预连接工件组的位置，直至第一同轴度小于或等于第一阈值；
15.基于第二检测模块检测出的第二同轴度，通过第二调节机构调整第二对中件的位置，直至第二同轴度小于或等于第二阈值。
16.在本技术可选的方案中，在基于第一检测模块检测出的第一同轴度，通过第一调节机构调整预连接工件组的位置，直至第一同轴度小于或等于第一阈值之前，该方法还包括：
17.通过第一检测模块检测出第一对中件相对于水平面的平行度；
18.基于第一检测模块检测出的平行度，通过第一调节机构调整预连接工件组的位置，直至平行度小于或等于第三阈值。
19.在本技术可选的方案中，第二对中件设置有对中孔，基于第二检测模块检测出的第二同轴度，通过第二调节机构调整第二对中件的位置，直至第二同轴度小于或等于第二阈值，包括：
20.通过旋转机构调整第二对中件的位置，并基于第二检测模块检测出的对中孔的位置，确定对中孔的圆心的目标位置；
21.根据目标位置以及对中孔的圆心位置确定第二同轴度；
22.基于目标位置及第二同轴度，通过第二调节机构调整第二对中件的位置，以使对中孔的圆心靠近目标位置。
23.在本技术可选的方案中，通过旋转机构调整第二对中件的位置，并基于第二检测模块检测出的对中孔的位置，确定对中孔的圆心的目标位置，包括：
24.通过旋转机构驱动预连接工件组旋转至第一位置，并通过第二检测模块检测出对中孔的第一圆心位置；
25.通过旋转机构驱动预连接工件组旋转至第二位置，并通过第二检测模块检测出对中孔的第二圆心位置；
26.通过旋转机构驱动预连接工件组旋转至第三位置，并通过第二检测模块检测出对中孔的第三圆心位置；
27.根据第一圆心位置、第二圆心位置以及第三圆心位置，以确定出拟合圆，拟合圆的圆心位置为对中孔的圆心的目标位置。
28.综上所述，本技术提供的对中装置及方法至少具有以下有益效果：
29.在本技术提供的方案中，第一对中件及第二对中件基于调节模块进行同轴度调节，具体通过第一检测模块以及第二检测模块分别配合调节模块获取相应的同轴度数据，
并根据同轴度数据通过调节模块作用于预连接工件组以改变位置，从而对中第一对中件与第二对中件。该对中装置通过多模块配合检测及调节对中件位置，能够获取同轴度的具体值，精度更高。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1出示了现有技术中采用对中棒进行对中的示意简图；
32.图2为根据本技术其中一个实施例提供的对中装置的示意简图；
33.图3a为根据本技术其中一个实施例提供的预连接工件组的剖视简图；
34.图3b为图3a中c-c处的剖视图；
35.图3c为图3a中d-d处的剖视图；
36.图4a为根据本技术其中一个实施例提供的预连接工件组与第二调节机构的装配俯视图；
37.图4b为图4a中e-e处的剖视图；
38.图5出示了本技术实施例提供的对中装置进行平行度检测的局部示意图；
39.图6出示了本技术实施例提供的对中装置进行第一同轴度检测的局部示意图；
40.图7为根据本技术其中一个实施例提供的对中方法的步骤框图；
41.图8出示了对中孔在不同旋转角度下的放大示意图。
42.附图标记如下：。
43.100、对中装置；
44.10、第一平台；
45.20、第一检测模块；21、第一支撑臂；22、测量工具；
46.30、调节模块；31、旋转机构；32、第一调节机构；33、第二调节机构；331、对心盘；332、顶压件；
47.40、第二检测模块；41、图像采集装置；42、调焦机构；43、显示器；
48.50、第二平台；
49.60、第三调节机构；70、第二支撑臂；
50.201、螺钉；202、预紧弹簧；
51.a0、预连接工件组；a1、第一对中件；a2、第二对中件；b、对中棒；h1、基准孔；h2、对中孔。
具体实施方式
52.在本技术的描述中，需要理解的是，如出现术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示方位或位置关系的描述，若无特殊的说明，则理解为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描
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技术的限制。
53.另外，如出现限定有“第一”、“第二”仅用于描述目的的特征，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。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该被限定的特征。如出现“多个”的描述，一般含义是至少包括两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
54.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，如出现“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语，应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
55.在本说明书的描述中，如出现术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
56.图2为根据本技术其中一个实施例提供的对中装置100的示意简图。请参阅图2，该对中装置100用于调节第二对中件a2与第一对中件a1之间的同轴度。该对中装置100包括第一检测模块20、调节模块30以及第二检测模块40。
57.第二对中件a2预固定于第一对中件a1形成预连接工件组a0，预连接工件组a0能够置于调节模块30上。图3a为根据本技术其中一个实施例提供的预连接工件组a0的剖视简图，图3b为图3a中c-c处的剖视图，图3c为图3a中d-d处的剖视图。
58.请参阅图3a至图3b，第一对中件a1及第二对中件a2均为回转体零件，第一对中件a1以及第二对中件a2的同一端均为法兰盘结构，第一对中件a1与第二对中件a2沿z轴拼接且二者的法兰盘结构相接，并通过螺钉201配合预紧弹簧202进行预固定。
59.在图示实施例中，法兰盘结构内侧设有4颗螺钉201，其中相对的2颗螺钉201分别匹配有预紧弹簧202，另2颗螺钉201并没有匹配预紧弹簧202。在具体应用中，先将匹配有预紧弹簧202的2颗螺钉201锁紧(无须锁死)，另2颗螺钉201带上即可，如此完成将第一对中件a1与第二对中件a2预固定。
60.将第二对中件a2预固定于第一对中件a1上后，第二对中件a2不具备z轴活动自由度，但具备x轴及y轴活动自由度。应理解地，通过调节第二对中件a2在xy轴平面的相对位置即可进行同轴度调节。
61.进一步地，第一检测模块20用于检测第一对中件a1与调节模块30之间的第一同轴度，第二检测模块40用于检测第二对中件a2与调节模块30之间的第二同轴度。调节模块30设置为用于根据第一同轴度调节预连接工件组a0的位置、以及用于根据第二同轴度调节第二对中件a2的位置。
62.在本实施例中，将第二对中件a2安装于第一对中件a1上后形成了预连接工件组
a0，将该预连接工件组a0中的第一对中件a1安装在调节模块30上，实现将预连接工件组a0设置在于调节模块30上。
63.调节模块30能够提供多个活动自由度以调节预连接工件组a0的位置，包括第一对中件a1与调节模块30之间的第一同轴度以及第二对中件a2与调节模块30之间的第二同轴度。第一同轴度通过第一检测模块20进行检测，第二同轴度通过第二检测模块40进行检测。
64.在本实施例中，第一对中件a1及第二对中件a2基于调节模块30进行同轴度调节，具体通过第一检测模块20以及第二检测模块40分别配合调节模块30获取相应的同轴度数据，并根据同轴度数据通过调节模块30作用于预连接工件组a0以改变位置，从而对中第一对中件a1与第二对中件a2。相较于现有技术采用对中棒b以进行对中的技术方案，该对中装置100通过多模块配合检测及调节对中件位置，能够获取同轴度的具体值，精度更高。
65.在一些可选的实施例中，调节模块30包括沿z轴由下而上依次连接的旋转机构31、第一调节机构32以及第二调节机构33。需要说明的是，旋转机构31能够提供绕z轴旋转自由度。第二调节机构33用于连接于预连接工件组a0，旋转机构31能够驱动第一调节机构32、第二调节机构33及预连接工件组a0绕z轴旋转。
66.需要说明的是，在旋转机构31驱动预连接工件组a0绕z轴旋转的过程中，通过第一检测模块20以及第二检测模块40进行检测，从而实现获取第一同轴度以及第二同轴度。
67.第一调节机构32用于带动第二调节机构33运动，以根据第一同轴度调节预连接工件组a0的位置。具体地，旋转机构31在旋转预连接工件组a0的过程中，可通过第一检测模块20确定第一对中件a1的轴心与旋转机构31的旋转中心之间的偏差，即第一同轴度。然后第一调节机构32调节第二调节机构33的位置，从而改变预连接工件组a0的位置，即改变第一对中件a1的位置，使得第一对中件a1的轴心尽量靠近旋转机构31的旋转中心。
68.第二调节机构33用于根据第二同轴度调节第二对中件a2的位置。具体地，旋转机构31在旋转预连接工件组a0的过程中，通过第二检测模块40以确定第二对中件a2的轴心与旋转机构31的旋转中心之间的偏差，即第二同轴度。
69.由前述可知，预连接工件组a0中的第二对中件a2具备xy轴平面内的活动自由度，通过第二调节机构33能够调节第二对中件a2在xy轴平面内的位置。在确定第二同轴度的情况下，通过第二调节机构33调节第二对中件a2的位置，以使第二对中件a2的轴心尽量靠近旋转机构31的旋转中心。
70.可见，在本实施例中，在进行对中的过程中，是基于调节模块30中旋转机构31的旋转中心为基准进行对中的。
71.在一些可选的实施例中，旋转机构31可采用例如回转台、变为机等。第一调节机构32可采用多轴滑台。
72.图4a为根据本技术其中一个实施例提供的预连接工件组a0与第二调节机构33的装配俯视图，图4b为图4a中e-e处的剖视图。请参阅图4a至图4b，在一些可选的实施例中，第二调节机构33包括对心盘331以及多个顶压件332，第一对中件a1连接于对心盘331，多个顶压件332沿对心盘331的轴向间隔设置并活动连接于对心盘331，以夹持第二对中件a2。
73.由于第二对中件a2与第一对中件a1相连，因而将第一对中件a1安装于对心盘331上后即将预连接工件组a0固定在对心盘331上。在本实施例中，对心盘331为法兰盘结构，多个顶压件332关于对心盘331的中心对称设置，如此各顶压件332作用于第二对中件a2上的
作用力方向均匀分布，以稳定夹持第二对中件a2。应理解地，通过调节各顶压件332与对心盘331的相对位置，即可在xy轴平面内改变第二对中件a2的位置，以调节第二同轴度。
74.在图4所示实施例中，第一对中件a1中的法兰结构端靠外侧设有4颗螺钉201以与对心盘331相连，顶压件332的数量为4个并中心对称布置。在具体应用中，顶压件332可为例如顶丝、螺钉、微分头等。
75.请参阅图2及图3b，在进一步可选的一些实施例中，第一对中件a1设置有基准孔h1，第一检测模块20包括第一支撑臂21以及测量工具22，测量工具22安装于第一支撑臂21。在一些实施例中，第一支撑臂21由多个臂节依次连接构成，各臂节活动连接，测量工具22设置于尾臂节上，通过调节各臂节的姿态即可调节测量工具22的位置，以使得测量工具22能够抵接于第一对中件a1上。
76.在具体应用中，第一支撑臂21可为万向臂，测量工具22可为千分表，当然并不局限于此。
77.图5出示了该对中装置100进行平行度检测的局部示意图；图6出示了该对中装置100进行第一同轴度检测的局部示意图。请参阅图5及图6，该测量工具22设置为用于通过接触基准孔h1的内壁，以检测出第一对中件a1与调节模块30之间的第一同轴度，测量工具22还设置为用于通过接触第一对中件a1在z轴上的表面，以检测出第一对中件a1相对水平面的平行度。
78.在本实施例中，第一对中件a1设有同轴贯通的基准孔h1，旋转机构31在旋转过程中，通过测量工具22抵接基准孔h1的内壁所获取的波动值，以确定基准孔h1的轴心与旋转机构31的旋转中心的偏差，即第一同轴度。
79.进一步地，旋转机构31在旋转过程中，通过测量工具22抵接第一对中件a1在z轴上的表面所获取的波动值，以确定第一对中件a1相对水平面的平行度。需要说明的是，本技术中所述的水平面指xy轴平面。
80.在图示实施例中，测量工具22为千分表，在检测水平度的过程中，测量工具22的探针抵接于第一对中件a1的上端面，随着旋转机构31转动，通过测量工具22的表盘获取相应波动值即可确定平行度。在检测第一同轴度的过程中，测量工具22的探针抵接于基准孔h1的内壁，随着旋转机构31转动，通过测量工具22的表盘获取相应波动值即可确定第一同轴度。
81.应理解地，可通过第一调节机构32以调节第二调节机构33的位置，并带动预连接工件组a0，从而改变第一对中件a1的位置，进而实现调节平行度以及第一同轴度。
82.可以理解地，由于通过第一对中件a1的上端面以及基准孔h1的内周壁获取相应的波动值，因而对第一对中件a1的上端面以及基准孔h1的内周壁的平面度具有较高的要求，以确保获取的相应参数的准确性。
83.请参阅图2，在一些可选的实施例中，第一对中件a1设置有基准孔h1，第二对中件a2设置有对中孔h2。第二检测模块40包括图像采集装置41以及调焦机构42，图像采集装置41用于采集对中孔h2的位置以检测出第二对中件a2与调节模块30之间的第二同轴度，调焦机构42用于调整图像采集装置41在z轴上的位置以调焦。
84.在本实施例中，第二对中件a2设有同轴贯通的对中孔h2，为了确保图像采集装置41能够获取对中孔h2的图像数据，基准孔h1在z轴方向上的投影至少覆盖对中孔h2，即图像
采集装置41能够通过基准孔h1以观察到对中孔h2，从而获取对中孔h2的图像数据以确定其位置。
85.调焦机构42用于改变图像采集装置41的z轴位置以进行聚焦，使得图像采集装置41能够采集到对中孔h2的清晰图像数据。
86.应理解地，由于第一对中件a1与第二对中件a2在z轴拼接，在确定了第一对中件a1的平行度满足要求的条件下，相应地，第二对中件a2也满足平行度条件，如此才能确保检测到的同轴度数据的准确性。
87.在一些可选的实施例中，第二检测模块40还包括显示器43以及处理器(图示未画出)，处理器能够获取图像采集装置41采集到的对中孔h2的图像数据并传递给显示器43，以在显示器43上进行放大显示。
88.在本实施例中，对中孔h2为微孔结构，因而，图像采集装置41可采用显微镜，以将对中孔h2进行放大。
89.在一些可选的实施例中，对中装置100还包括第三调节机构60以及第二支撑臂70。第二支撑臂70连接于第三调节机构60，第二检测模块40连接于第二支撑臂70。第三调节机构60设置为带动第二支撑臂70运动，以调节第二检测模块40位置方便采集图像数据。
90.在本实施例中，第二支撑臂70由多个臂节依次活动连接而成，第二支撑臂70用于支撑第二检测模块40，通过调节各臂节位置即可改变第二检测模块40的位置，从而粗调第二检测模块40的位置。
91.第二支撑臂70安装在第三调节机构60上，通过第三调节机构60调节第二支撑臂70的位置从而改变第二检测模块40的位置，进而精调第二检测模块40的位置。
92.在图示实施例中，第二检测模块40中的图像采集装置41以及调焦机构42均设置在第二支撑臂70上。为了便于理解本方案，以图像采集装置41为显微镜、调焦机构42包括用于调节显微镜在z轴上位置的调焦电机举例，以说明如何获取对中孔h2的图像，详细说明如下：
93.可先移动第二支撑臂70将显微镜移动在预连接工件组a0的上方，再将显微镜设置为低倍率，然后再控制调焦电机改变显微镜在z轴上的位置，直至在显示器43上能够观察到对中孔h2。接着，调节第三调节机构60以移动第二支撑臂70带动显微镜，直至对中孔h2出现在显示器43的中央位置，再调大显微镜的倍率，同时调节调焦电机控制显微镜在z轴上的位置，直至对中孔h2的轮廓最为清晰地显示在显示器43的中央位置。
94.需要说明的是，在本实施例中，第二支撑臂70可采用万向臂，第三调节机构60可采用具备6自由度的多轴滑台，以确保图像采集装置41在z轴方向上正对对中孔h2。
95.在一些可选的实施例中，对中装置100还包括第一平台10，调节模块30、第一检测模块20、第三调节机构60均设置于第一平台10。需要说明的是，由于第二检测模块40通过第二支撑臂70连接于第三调节机构60，因而该对中装置100的各组成均基于第一平台10布局，以确保后续检测参数的准确性。
96.在一些可选的实施例中，该对中装置100还包括第一平台10以及第二平台50，第三调节机构60设置于第二平台50，调节模块30及第一检测模块20设置于第一平台10。如此，该对中装置100中的用于检测第二同轴度的图像采集功能相关组成集成于第二平台50上，该对中装置100中用于检测水平度及第一同轴度的相关组成集成于第一平台10上，第一平台
10及第二平台50均集成有不同的功能模块，灵活性更高。
97.应理解地，第一平台10及第二平台50为具有高水平精度的平台，包括例如光学平台桌面、大理石平台桌面等。
98.图7为根据本技术其中一个实施例提供的对中方法的步骤框图。请参阅图7，本技术还提供了这一种对中方法，该对中方法基于上述的对中装置实现并包括：
99.步骤s10，将预连接工件组a0置于调节模块30上。
100.在一种可选的实施例中，预连接工件组a0由第二对中件a2与第一对中件a1通过螺钉201以及预紧弹簧202预固定形成(前述已详细说明)，调节模块30包括旋转机构31、第一调节机构32以及第二调节机构33，第二调节机构33包括对心盘331以及多个顶压件332。第一对中件a1固定在对心盘331上从而将该预连接工件组a0安装在第二调节机构33。
101.步骤s20，基于第一检测模块20检测出第一同轴度，通过第一调节机构32调整第一对中件a1预连接工件组a0的位置，直至第一同轴度小于或等于第一阈值。
102.在一种可选的实施例中，第一检测模块20包括第一支撑臂21以及测量工具22，第一对中件a1设有同轴贯通的基准孔h1。将测量工具22抵接于基准孔h1的内壁，控制旋转机构31驱动预连接工件组a0旋转，以获取测量工具22的波动值，该波动值即为第一同轴度，在波动值大于第一阈值的情况下，调节第一调节机构32改变预连接工件组a0的位置，使得波动值减小，即让第一对中件a1的轴心尽量靠近旋转机构31的旋转中心，直至波动值不大于第一阈值，即第一同轴度小于或等于第一阈值。
103.在本实施例中，第一阈值为1μm，即第一同轴度小于或等于1μm。
104.步骤s30，基于第二检测模块40检测出第二同轴度，通过第二调节机构33调整第二对中件a2的位置，直至第二同轴度小于或等于第二阈值。
105.在一种可选的实施例中，第二检测模块40包括图像采集装置41以及调焦机构42，第二对中件a2上设有同轴贯通的对中孔h2，通过第二检测模块40能够获取对中孔h2的图像数据以确定对中孔h2的位置，进而确定对中孔h2的轴心与旋转机构31的旋转中心的偏差，即第二同轴度。
106.根据对中孔h2的位置，通过调节过个顶压件332相对于对心盘331的位置，以改变夹持在多个顶压件332之间的第二对中件a2的位置，从而使得对中孔h2的轴心尽量靠近旋转机构31的旋转中心，直至第二同轴度小于或等于第二阈值。
107.在第一同轴度不大于第一阈值的情况下，可认为基准孔h1的轴心与旋转机构31的旋转中心同心；在第二同轴度不大于第二阈值的情况下，可认为对中孔h2的轴心与旋转机构31的旋转中心同心，如此完成将对中孔h2与基准孔h1进行对中。
108.应理解地，第一调节机构32改变预连接工件组a0的位置时，即可改变第一对中件a1与旋转机构31的相对位置以进行第一同轴度调节，然而在该过程中第二对中件a2也随第一对中件a1同步移动。可见，需要先调节第一同轴度以使第一同轴度满足条件的情况下，再调节第二对中件a2的位置以调节第二同轴度。
109.在本实施例中，第二阈值为10μm，即第二同轴度小于或等于10μm。需要说明的是，为了确保检测到的同轴度数据的准确性，需要确保预连接工件组a0与水平面(xy轴平面)之间的平行度。在一些可选的实施例中，在步骤s20之前还包括：
110.步骤s11，通过第一检测模块20检测出第一对中件a1相对于水平面的平行度。
111.在一些可选的实施例中，该对中装置100包括第一平台10，第一检测模块20及调节模块30均安装在第一平台上。旋转机构31在旋转过程中，将第一检测模块20中的测量工具22抵接于第一对中件a1的上端面，获取测量工具22的波动值即可确定第一对中件a1的上端面与第一平台10的桌面(水平面)之间的平行度，即第一对中件a1相对于水平面的平行度。
112.步骤s12，基于第一检测模块20检测出的平行度，通过第一调节机构32调整预连接工件组a0的位置，直至平行度小于等于第三阈值。
113.具体地，在确定平行度大于第三阈值的情况下，通过第一调节机构32不断调整预连接工件组a0的位置，即调整对中件a1的位置，直至平行度不大于第三阈值。
114.在本实施例中，第三阈值为1μm，即平行度小于或等于1μm。即经过上述步骤s11至s12，即可使得该预连接工件组a0水平放置。在具体应用中，第一调节机构32为5自由度的多轴滑台(绕z轴旋转的自由度由旋转机构31提供)，如此才能实现平行度与同轴度的调节。
115.在一些可选的实施例中，步骤s30包括：
116.步骤s31，通过旋转机构31调整第二对中件a2的位置，并基于第二检测模块40检测出的对中孔h2的位置，确定对中孔h2的圆心的目标位置。
117.在本实施例中，对中孔h2的圆心的目标位置为旋转机构31的旋转中心位置。在一种可选的实施例中，第二检测模块40包括图像采集装置41，通过图像采集装置41即可确定对中孔h2的轮廓并确定对中孔h2的圆心位置。在还未将第二对中件a2进行对中前，对中孔h2与旋转机构31之间为偏,，旋转机构31在不同旋转角度下能够获取对中孔h2的多个圆心位置，通过多个圆心位置即可确定目标位置。
118.步骤s32，根据目标位置以及对中孔h2的圆心位置确定第二同轴度。
119.应理解地，对中孔h2的圆心位置与目标位置之间的距离即为第二同轴度。在具体应用中，确定对中孔h2的多个圆心位置分别与目标位置之间的距离并求均值以确定第二同轴度。
120.步骤s33，基于目标位置及第二同轴度，通过第二调节机构33调整第二对中件a2的位置，以使对中孔h2的圆心靠近目标位置。
121.具体地，在确定了目标位置以及第二同轴度后，在第二同轴度大于第二阈值的情况下，通过调整顶压件332以改变第二对中件a2的位置，从而使得对中孔h2的圆心靠近目标位置。
122.应理解地，重复上述步骤s31至步骤s33，进行多次调节即可使得第二同轴度不大于第二阈值。
123.在一些可选的实施例中，步骤s31包括：
124.步骤s311，通过旋转机构31驱动预连接工件组a0旋转至第一位置，并通过第二检测模块40检测出对中孔h2的第一圆心位置；
125.步骤s312，通过旋转机构31驱动预连接工件组a0旋转至第二位置，并通过第二检测模块40检测出对中孔h2的第二圆心位置；
126.步骤s313，通过旋转机构31驱动预连接工件组a0旋转至第三位置，并通过第二检测模块40检测出对中孔h2的第三圆心位置；
127.步骤s314，根据第一圆心位置、第二圆心位置以及第三圆心位置，以确定出拟合圆，拟合圆的圆心位置为对中孔h2的圆心的目标位置。
128.应理解地，三个点即可拟合出一个圆，该拟合圆的圆心位置即为目标位置。换言之，在步骤s31中至少需要采集对中孔h2在3个旋转角度下的圆心位置，如此才能获得拟合圆。
129.为了便于理解本方案，下述结合附图8进行说明。图8出示了对中孔h2在不同旋转角度下的放大示意图，其中，圆心o1对应为对中孔h2在位置1处时的圆心，圆心o2对应为对中孔h2在位置2处时的圆心，圆心o3对应为对中孔h3在位置3处时的圆心，通过圆心o1、圆心o2、圆心o3拟合圆并确定拟合圆的圆心o0，拟合圆的圆心o0即为目标位置(旋转中心位置)。圆心o1、圆心o2、圆心o3与圆心o0的距离为第二同轴度，即拟合圆的半径。
130.在确定第二同轴度小于第二阈值的情况下，即可锁紧顶压件332以固定第二对中件a2，然后锁死内侧并未配合预紧弹簧202的2颗螺钉201，接着松开内侧其余2颗螺钉以取出预紧弹簧202后重新装回该2颗螺钉201并锁死，如此即可完成第一对中件a1与第二对中件a2对中装配。
131.综上，通过本对中装置100并应用该对中方法，可将零部件组装的对中精度控制在10微米级别的偏差，极大地提高了零部件组装时的对中精度，特别地，针对扫描电镜的组装，提高了其装配精度，保证了扫描电镜的成像质量和稳定性。
132.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种对中装置，用于调节第二对中件与第一对中件之间的同轴度，其特征在于，所述对中装置包括第一检测模块、调节模块以及第二检测模块；所述第二对中件预固定于所述第一对中件形成预连接工件组，所述预连接工件组能够置于所述调节模块上；所述第一检测模块用于检测所述第一对中件与所述调节模块之间的第一同轴度，所述第二检测模块用于检测所述第二对中件与所述调节模块之间的第二同轴度；所述调节模块设置为用于根据所述第一同轴度调节所述预连接工件组的位置、以及用于根据所述第二同轴度调节所述第二对中件的位置。2.根据权利要求1所述的对中装置，其特征在于，所述调节模块包括沿z轴由下而上依次连接的旋转机构、第一调节机构以及第二调节机构；所述第二调节机构用于连接于所述预连接工件组，所述旋转机构能够驱动所述第一调节机构、所述第二调节机构及所述预连接工件组绕所述z轴旋转；所述第一调节机构用于带动所述第二调节机构运动，以根据所述第一同轴度调节所述预连接工件组的位置；所述第二调节机构用于根据所述第二同轴度调节所述第二对中件的位置。3.根据权利要求2所述的对中装置，其特征在于，所述第二调节机构包括对心盘以及多个顶压件，所述第一对中件连接于所述对心盘，多个顶压件沿所述对心盘的周向间隔设置并活动连接于所述对心盘，以夹持所述第二对中件。4.根据权利要求2所述的对中装置，其特征在于，所述第一对中件设置有基准孔；所述第一检测模块包括第一支撑臂以及测量工具，所述测量工具安装于所述第一支撑臂；所述测量工具设置为用于通过接触所述基准孔的内壁，以检测出所述第一对中件与所述旋转机构之间的第一同轴度，所述测量工具还设置为用于通过接触所述第一对中件在所述z轴上的表面，以检测出所述第一对中件相对水平面的平行度。5.根据权利要求1所述的对中装置，其特征在于，所述第一对中件设置有基准孔，所述第二对中件设置有对中孔；所述第二检测模块包括图像采集装置以及调焦机构，所述图像采集装置用于采集所述对中孔的位置以检测出所述第二对中件与所述调节模块之间的第二同轴度，所述调焦机构用于调整所述图像采集装置在z轴上的位置以调焦。6.根据权利要求1所述的对中装置，其特征在于，所述对中装置还包括第三调节机构以及第二支撑臂；所述第二支撑臂连接于所述第三调节机构，所述第二检测模块连接于所述第二支撑臂；所述第三调节机构设置为带动所述第二支撑臂运动，以调节所述第二检测模块与所述第二对中件的相对位置。7.一种对中方法，其特征在于，应用于根据权利要求2至4中任一项所述的对中装置，所述方法包括：
将所述预连接工件组置于所述调节模块上；基于所述第一检测模块检测出的第一同轴度，通过所述第一调节机构调整所述预连接工件组的位置，直至所述第一同轴度小于或等于第一阈值；基于所述第二检测模块检测出的第二同轴度，通过所述第二调节机构调整所述第二对中件的位置，直至所述第二同轴度小于或等于第二阈值。8.根据权利要求7所述的对中方法，其特征在于，在基于所述第一检测模块检测出的第一同轴度，通过所述第一调节机构调整所述预连接工件组的位置，直至所述第一同轴度小于或等于第一阈值之前，所述方法还包括：通过所述第一检测模块检测出所述第一对中件相对于水平面的平行度；基于所述第一检测模块检测出的所述平行度，通过所述第一调节机构调整所述预连接工件组的位置，直至所述平行度小于或等于第三阈值。9.根据权利要求7所述的对中方法，其特征在于，所述第二对中件设置有对中孔，所述基于所述第二检测模块检测出的第二同轴度，通过所述第二调节机构调整所述第二对中件的位置，直至所述第二同轴度小于或等于第二阈值，包括：通过所述旋转机构调整所述第二对中件的位置，并基于所述第二检测模块检测出的所述对中孔的位置，确定所述对中孔的圆心的目标位置；根据所述目标位置以及所述对中孔的圆心位置确定所述第二同轴度；基于所述目标位置及所述第二同轴度，通过所述第二调节机构调整所述第二对中件的位置，以使所述对中孔的圆心靠近所述目标位置。10.根据权利要求9所述的对中方法，其特征在于，所述通过所述旋转机构调整所述第二对中件的位置，并基于所述第二检测模块检测出的所述对中孔的位置，确定所述对中孔的圆心的目标位置，包括：通过所述旋转机构驱动所述预连接工件组旋转至第一位置，并通过所述第二检测模块检测出所述对中孔的第一圆心位置；通过所述旋转机构驱动所述预连接工件组旋转至第二位置，并通过所述第二检测模块检测出所述对中孔的第二圆心位置；通过所述旋转机构驱动所述预连接工件组旋转至第三位置，并通过所述第二检测模块检测出所述对中孔的第三圆心位置；根据所述第一圆心位置、第二圆心位置以及第三圆心位置，以确定出拟合圆，所述拟合圆的圆心位置为所述对中孔的圆心的目标位置。

技术总结
本申请属于同轴调节设备技术领域，尤其是涉及一种对中装置及方法。该对中装置用于调节第二对中件与第一对中件之间的同轴度，对中装置包括第一检测模块、调节模块以及第二检测模块；第二对中件预固定于第一对中件形成预连接工件组，预连接工件组能够置于调节模块上；第一检测模块用于检测第一对中件与调节模块之间的第一同轴度，第二检测模块用于检测第二对中件与调节模块之间的第二同轴度；调节模块设置为用于根据第一同轴度调节预连接工件组的位置、以及用于根据第二同轴度调节第二对中件的位置。该对中装置通过多模块配合检测及调节对中件位置，能够获取同轴度的具体值，精度更高。高。高。


技术研发人员：李帅辰 杨辉
受保护的技术使用者：东方晶源微电子科技（北京）股份有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/11