一种自动对焦方法、系统、装置以及计算机程序产品与流程

本说明书涉及精密制造，特别涉及一种自动对焦方法、系统、装置以及计算机程序产品。

背景技术：

1、在精密制造技术领域中，常通过成像技术确定被加工对象（在一些实施例中，也可称为被拍摄物体）的误差信息。具体的，为了精确测量误差数据，需要对被加工对象进行准确对焦进而获得高清晰的图像，然后通过图像处理技术获取被加工对象的误差数据。由此可见，能否对被加工对象进行准确对焦，将会影响加工质量及效率。

2、为此，本说明书一些实施例提供了一种自动对焦方法、系统、装置以及计算机程序产品，以期提高对焦精准度以及效率。

技术实现思路

1、本说明书一个或多个实施例提供了一种自动对焦方法，包括：控制载物台的第一运动模组以及第二运动模组分别在第一方向上和第二方向上运动，以使得所述载物台达到所述第一方向上的第一目标位置以及所述第二方向上的第二目标位置；控制所述载物台的第三运动模组在第三方向上运动，以使得所述载物台从第三方向上的扫描起始位置起，在所述第三方向上运动一次或多次，每次运动的位移量为预设步距；控制所述第三运动模组在所述第三方向上运动，以使得所述载物台达到对焦位置；所述对焦位置从所述第三方向上所述一次或多次的运动对应的位置中确定出；其中，所述载物台用于承载被拍摄物体；所述第三方向与位于所述载物台上方的拍摄装置的对焦方向一致，所述第一方向与所述第二方向位于同一平面内，且所述平面与所述第三方向垂直。

2、根据本说明书一些实施例所述的方法，所述第一方向与所述第二方向垂直；所述预设步距不超过20nm或不超过10nm。

3、根据本说明书一些实施例所述的方法，所述第二运动模组堆叠设置于所述第一运动模组上，所述第三运动模组堆叠设置于所述第二运动模组上，所述载物台设置于所述第三运动模组上。

4、根据本说明书一些实施例所述的方法，控制载物台的第一运动模组在第一方向上运动，以使得所述载物台达到第一方向上的第一目标位置，包括：获取所述第一方向上的第一目标位置；通过第一piv控制环基于所述第一目标位置生成第一驱动信号；向所述第一运动模组输出所述第一驱动信号，以控制所述第一运动模组运动，直到所述载物台在所述第一方向上的测量位置与所述第一目标位置的差值不超过第一预设误差窗。

5、控制载物台的第二运动模组运动在第二方向上，以使得所述载物台达到第二方向上的第二目标位置，包括：获取所述第二方向上的第二目标位置；通过第二piv控制环基于所述第二目标位置生成第二驱动信号；向所述第二运动模组输出所述第二驱动信号，以控制所述第二运动模组运动，直到所述载物台在所述第二方向上的测量位置与所述第二目标位置的差值不超过第二预设误差窗。

6、根据本说明书一些实施例所述的方法，在控制载物台的第一运动模组以及第二运动模组分别在第一方向上和第二方向上运动，以使得所述载物台达到第一方向上的第一目标位置以及第二方向上的第二目标位置时，还包括：获取所述第一运动模组和/或所述第二运动模组的运动参数；基于所述运动参数确定冲击补偿参数；至少基于所述冲击补偿参数生成第三驱动信号；向所述第三运动模组输出所述第三驱动信号，以控制所述载物台在所述第三方向上的测量位置的变化量不超过第三预设误差窗。

7、根据本说明书一些实施例所述的方法，在控制载物台的第一运动模组以及第二运动模组分别在第一方向上和第二方向上运动，以使得所述载物台达到第一方向上的第一目标位置以及第二方向上的第二目标位置时，还包括：获取所述第三方向上的扫描起始位置；获取所述第一运动模组和/或所述第二运动模组的运动参数；基于所述运动参数确定冲击补偿参数；通过第三piv控制环基于所述扫描起始位置以及所述冲击补偿参数生成第四驱动信号；向所述第三运动模组输出所述第四驱动信号，以控制所述第三运动模组运动，直到所述载物台在所述第三方向上的测量位置与所述扫描起始位置的差值不超过第三预设误差窗。

8、根据本说明书一些实施例所述的方法，所述运动参数包括加速度和/或加加速度。

9、根据本说明书一些实施例所述的方法，所述冲击补偿参数基于下式计算得到：uz=kx(accx+xd×jkx×ct)+ky(accy+yd×jky×ct)；式中，uz为所述冲击补偿参数，kx和ky分别为预设的第一比例系数和第二比例系数，accx和accy分别为第一运动模组的加速度和第二运动模组的加速度，xd和yd分别为预设的第一运动方向因子和第二运动方向因子，jkx和jky分别为第一运动模组的加加速度和第二运动模组的加加速度，ct为预设的控制周期。

10、根据本说明书一些实施例所述的方法，所述至少基于所述冲击补偿参数生成第三驱动信号，包括：通过第三piv控制环基于所述载物台在所述第三方向上的测量位置以及所述冲击补偿参数生成第三驱动信号。

11、根据本说明书一些实施例所述的方法，所述第三piv控制环中电流环的输入信号包括所述冲击补偿参数。

12、根据本说明书一些实施例所述的方法，在控制载物台的第一运动模组以及第二运动模组分别在第一方向上和第二方向上运动，以使得所述载物台达到第一方向上的第一目标位置以及第二方向上的第二目标位置之后，还包括：控制所述第三运动模组在所述第三方向上运动，以使所述载物台在所述第三方向上到达所述扫描起始位置；所述控制所述第三运动模组在所述第三方向上运动，以使所述载物台在所述第三方向上到达所述扫描起始位置，包括：获取所述第三方向上的所述扫描起始位置；通过第三piv控制环基于所述扫描起始位置生成第五驱动信号；向所述第三运动模组输出所述第五驱动信号，以控制所述第三运动模组运动，直到所述载物台在所述第三方向上的测量位置与所述扫描起始位置的差值不超过第三预设误差窗。

13、根据本说明书一些实施例所述的方法，所述控制所述载物台的第三运动模组在第三方向上运动，以使得所述载物台从第三方向上的扫描起始位置起，在所述第三方向上运动一次或多次，其中的一次运动包括：基于所述一次运动前所述载物台的测量位置以及所述预设步距确定扫描目标位置；通过第三piv控制环基于所述扫描目标位置生成第六驱动信号；向所述第三运动模组输出所述第六驱动信号，以控制所述第三运动模组带动所述载物台在所述第三方向上完成一次运动；或者包括：基于所述扫描起始位置以及所述预设步距确定扫描目标位置；通过第三piv控制环基于所述扫描目标位置生成第六驱动信号；向所述第三运动模组输出所述第六驱动信号，以控制所述第三运动模组带动所述载物台在所述第三方向上完成一次运动。

14、根据本说明书一些实施例所述的方法，还包括：从所述第三方向上所述一次或多次的运动对应的位置中确定出所述载物台的对焦位置；所述从所述第三方向上所述一次或多次的运动对应的位置处确定出所述载物台的对焦位置，包括：获取所述载物台在所述一次或多次的运动对应的位置处时，对焦传感器对所述被拍摄物体的对焦信号；将满足预设条件的对焦信号对应的位置确定为所述对焦位置；所述对焦传感器位于所述载物台的上方，其对焦方向与所述拍摄装置的对焦方向一致；其中，所述预设条件包括对焦信号的信号强度大于设定强度阈值。

15、根据本说明书一些实施例所述的方法，在所述控制所述第三运动模组在所述第三方向上运动，以使得所述载物台达到对焦位置之后，还包括：分别获取所述载物台在所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向上的测量位置；确定所述载物台在所述第一方向上的测量位置与所述第一目标位置的第一位置误差值；确定所述载物台在所述第二方向上的测量位置与所述第二目标位置的第二位置误差值；确定所述载物台在所述第三方向上的测量位置与所述对焦位置的第三位置误差值；当所述第一位置误差值不超过第一预设误差窗，所述第二位置误差值不超过第二预设误差窗以及所述第三位置误差值不超过第三预设误差窗时，确定对焦完成。

16、本说明书一个或多个实施例还提供了一种自动对焦系统，包括：平面运动控制模块，用于控制载物台的第一运动模组以及第二运动模组分别在第一方向上和第二方向上运动，以使得所述载物台达到所述第一方向上的第一目标位置以及所述第二方向上的第二目标位置；焦面搜索控制模块，用于控制所述载物台的第三运动模组在第三方向上运动，以使得所述载物台从第三方向上的扫描起始位置起，在所述第三方向上运动一次或多次，每次运动的位移量为预设步距；对焦运动控制模块，用于控制所述第三运动模组在所述第三方向上运动，以使得所述载物台达到对焦位置；所述对焦位置从所述第三方向上所述一次或多次的运动对应的位置中确定出；其中，所述载物台用于承载被拍摄物体；所述第三方向与位于所述载物台上方的拍摄装置的对焦方向一致，所述第一方向与所述第二方向位于同一平面内，且所述平面与所述第三方向垂直。

17、本说明书一个或多个实施例还提供了一种自动对焦装置，包括存储介质以及处理器，所述存储介质存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分，以实现本说明书一些实施例所述的方法。

18、本说明书一个或多个实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令或计算机程序，当所述计算机指令或所述计算机程序中的至少部分被处理器执行时，能够实现本说明书一些实施例所述的方法。

19、本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：（1）首先使载物台在第一方向和第二方向所在平面中运动，使被拍摄物体的待成像区域进入到拍摄装置的成像视野，再使得载物台以预设步距在第三方向上分步多次精细扫描，使得被拍摄物体能够到达较好的对焦位置，有效提高了对焦过程的准确性以及速度；（2）使用piv控制环生成驱动信号，能够同时实现位置控制以及速度控制，使载物台能够在相应的方向上快速平稳的到达目标位置；（3）在进行扫描运动前，使得载物台在第三方向上到达扫描起始位置，有效节省了扫描运动的时间；（4）在第一运动模组和/或第二运动模组运动的同时对第三运动模组进行冲击补偿控制，能有效减少第三运动模组或载物台在第三方向上的振荡，缩短了相应的整定时间；（5）扫描运动的步距设置在20nm以内，有效提高了扫描精度，有助于在对焦方向上发现最佳的对焦位置或焦面；（6）在载物台到达对焦位置后，对各运动模组的到位情况再次确认，有助于确保拍摄装置成像时被拍摄物体准确停留在对焦位置处；（7）对焦过程中对各运动环节进行到位超时检测，可以及时发现设备或算法的不足并进行调整，确保了对焦效率。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。