CN103954237B - 平面抛光盘表面形状误差的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测精度较高的抛光盘表面形状误差的检测装置。平面抛光盘表面形状误差的检测装置，设置有支撑座，在所述支撑座上端设置有横梁，在所述横梁上设置有导轨和电机，所述电机包括定子和动子，移动块通过滑块设置在所述动子和导轨上，并能沿着所述导轨左右移动，在所述移动块上设置有可调支架，所述可调支架与激光位移传感器连接，所述激光位移传感器由探测头、数据连接线和PC机组成，在所述探测头下设置有可调平台。本发明由于采用高稳定性导轨和高精度位移传感器，并且通过检测平面标准镜获得导轨的误差，因此可实现抛光盘表面形状的高精度测量。

Description

平面抛光盘表面形状误差的检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，特别是涉及一种针对全口径平面抛光中对平面抛光盘表面形状进行检测的装置。

背景技术

在平面光学元件全口径抛光过程中，元件表面任一点的材料去除速度与该点所受的压力、相对线速度和Preten系数有关。Preston系数包含了除速度和压力以外的其他一切因素的作用，其在一般抛光条件下可以认为是恒量。因此，改善工件表面压力和速度分布的均匀性，就能改善元件表面材料去除量分布的均匀性，进而提高元件的面形精度。元件的相对线速度由抛光过程涉及的各运动参量决定，如抛光盘转速、工件转速、工件偏心距等。随着数控系统的发展和主动轮控制等技术的出现，各抛光运动参量都能得到较好的控制，从而大大提高了元件表面相对线速度分布的均匀性，使得元件表面压力分布的非均匀性已经逐渐成为面形精度提高的瓶颈。

长期以来，全口径平面抛光中元件面形误差的修正主要依赖于工人长期的生产实践，加工过程遵循着机床参数设置、元件加工、面形检测、根据面形误差重新设定机床参数的循环，直至面形精度满足要求。平面光学元件的全口径抛光过程中，元件表面整体与抛光盘接触，抛光盘的表面形状直接决定了工件/抛光盘接触界面的压力分布，进而对元件面形误差具有决定性的影响。由于目前缺乏对抛光盘表面形状的有效检测手段，这种基于元件加工结果反馈的工艺控制，大大延长了平面抛光的加工周期，降低了生产效率。如果能够实时检测抛光盘表面的形状，就能实时通过调整工艺参数或者进行修整工艺来改善光盘表面的形状，从而减少加工循环次数，提高加工效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测精度较高的抛光盘表面形状误差的检测装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：平面抛光盘表面形状误差的检测装置，设置有支撑座，在所述支撑座上端设置有横梁，在所述横梁上设置有导轨和电机，所述电机包括定子和动子，移动块通过滑块设置在所述动子和导轨上，并能沿着所述导轨左右移动，在所述移动块上设置有可调支架，所述可调支架与激光位移传感器连接，所述激光位移传感器由探测头、数据连接线和PC机组成，在所述探测头下设置有可调平台。

进一步的，所述电机通过电机驱动器驱动，所述电机驱动器通过微控制器控制。

进一步的，所述导轨由2根轨条组成，分别设置在所述横梁的上下两端。

进一步的，所述滑块为4个，两两分别设置在所述2根轨条上。

进一步的，所述移动块与可调支架通过磁块连接。

进一步的，所述磁块具有开、关两种可调状态。

进一步的，所述移动块采用软磁性材料制成。

进一步的，所述探测头的位置和高度通过可调支架调节。

进一步的，在所述可调平台上设置有平面标准镜。

进一步的，所述平面标准镜的面形误差PV值小于1um。

本发明的有益效果是：由于采用高稳定性导轨和高精度位移传感器，并且通过检测平面标准镜获得导轨的误差，因此可实现抛光盘表面形状的高精度测量。

附图说明

图1是本发明的立体图。

图2是本发明的主视图。

图3是图2的左视图。

图4是图2的右视图。

具体实施方式

如图1～4所示，本发明的装置设置有支撑座2，在所述支撑座2上端设置有横梁3，在横梁3上设置有导轨4和电机，该电机包括定子5和动子8，移动块7通过滑块6设置在动子8和导轨4上，并能沿着导轨4左右移动，所述电机通过电机驱动器驱动工作，所述电机驱动器通过微控制器控制，该微控制器可采用PLC机。在移动块7上设置有可调支架10，可调支架10与激光位移传感器连接，该激光位移传感器包括探测头11和数据连接线12，并且该激光位移传感器与PC机连接，在探测头11下设置有可调平台14，在可调平台14上设置有平面标准镜13。

上述导轨4由2根轨条组成，分别设置在横梁3的上下两端；上述滑块6为4个，两两分别设置在2根轨条上。

上述移动块7与可调支架10也可通过磁块9连接。上述移动块7采用软磁性材料制成，上述磁块9具有开、关两种可调状态，开启状态时即磁块9固定于移动块7上，关闭状态时即磁块9移开，从而可以通过开、关状态的结合调整磁块9在移动块7上的位置。上述探测头11的位置和高度可以通过可调支架10调节，探测头11测得的抛光盘15的表面高度数据通过数据连接线12导出至PC机，并在PC机实现盘面高度数据的处理和盘面轮廓的生成。

上述可调平台14设有3个调节螺钉，可以精确调节可调平台14上表面的倾角。平面标准镜13具有良好的面形精度，面形误差PV值小于1um。

工作时，将可调平台14置于抛光盘15上，并将平面标准镜13放置在可调平台14上，调整探测头11的检测点至平面标准镜13上，通过可调平台14将平面标准镜13随抛光盘15旋转的端跳调至小于1um，然后通过微控制器设定电机的转速，开启电机驱动器，驱动动子8旋转，滑块6沿着导轨4左右移动，带动移动块7的移动，进而带动探测头11作匀速直线运动，探测头11测得的平面标准镜13的高度数据通过数据连接线12输出至PC机，从而获得导轨4的误差e(x)；然后移去可调平台14和平面标准镜13，调整可调支架10将探测头11的检测点移至抛光盘15的圆心或内径（环形抛光盘15）上，再通过移动块7的直线运动（抛光盘15不动）得到抛光盘15盘面沿半径方向分布的各检测点的高度f(x)，抛光盘15表面沿半径方向分布的各检测点的实际高度即为f(x)-e(x)；还可使抛光盘15旋转，结合抛光盘15的旋转运动与移动块7的直线运动得到抛光盘15表面沿螺旋线路径分布各检测点的高度，对该高度数据进行处理即可得到盘面的三维轮廓。对于原始检测数据，需去杂散点、匀滑处理并减去导轨误差，然后建立盘面直角坐标系并生成二维均匀离散各点的坐标，根据已检测点的高度数据通过插值方法计算各离散点的高度值，即得到抛光盘15盘面的三维轮廓。

本发明由于采用高稳定性的导轨4和高精度的激光位移传感器，并且先通过检测平面标准镜13获得导轨4的误差，因此可实现抛光盘15表面形状的高精度测量。

Claims (9)

1.平面抛光盘表面形状误差的检测装置，其特征在于：设置有支撑座(2)，在所述支撑座(2)上端设置有横梁(3)，在所述横梁(3)上设置有导轨(4)和电机，所述电机包括定子(5)和动子(8)，移动块(7)通过滑块(6)设置在所述动子(8)和导轨(4)上，并能沿着所述导轨(4)左右移动，在所述移动块(7)上设置有可调支架(10)，所述可调支架(10)与激光位移传感器连接，所述激光位移传感器包括探测头(11)和数据连接线(12)，所述激光位移传感器与PC机连接，在所述探测头(11)下设置有可调平台(14)，所述探测头(11)的位置和高度通过可调支架(10)调节。

2.如权利要求1所述的平面抛光盘表面形状误差的检测装置，其特征在于：所述电机通过电机驱动器驱动，所述电机驱动器通过微控制器控制。

3.如权利要求1所述的平面抛光盘表面形状误差的检测装置，其特征在于：所述导轨(4)由2根轨条组成，分别设置在所述横梁(3)的上下两端。

4.如权利要求3所述的平面抛光盘表面形状误差的检测装置，其特征在于：所述滑块(6)为4个，两两分别设置在所述2根轨条上。

5.如权利要求1所述的平面抛光盘表面形状误差的检测装置，其特征在于：所述移动块(7)与可调支架(10)通过磁块(9)连接。

6.如权利要求5所述的平面抛光盘表面形状误差的检测装置，其特征在于：所述磁块(9)具有开、关两种可调状态。

7.如权利要求1所述的平面抛光盘表面形状误差的检测装置，其特征在于：所述移动块(7)采用软磁性材料制成。

8.如权利要求1所述的平面抛光盘表面形状误差的检测装置，其特征在于：在所述可调平台(14)上设置有平面标准镜(13)。

9.如权利要求8所述的平面抛光盘表面形状误差的检测装置，其特征在于：所述平面标准镜(13)的面形误差PV值小于1um。