CN107639496B - 一种高角精度红外光学零件的加工及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学零件加工技术领域，具体涉及一种高角精度红外光学零件的加工及测量方法。该方法中，在光学零件上盘时，采用具有多个通光反射孔的粘结盘，通过多个通光反射孔的反射像，能够整体表达光学零件的待抛光面的平面状态；在抛光过程中，使用自准直仪、光电准直仪和标准角度块，对楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量，能够制备高角精度的红外楔形棱镜。
Description
技术领域
本发明属于光学零件加工技术领域，具体涉及一种高角精度红外光学零件的加工及测量方法。
背景技术
红外楔形棱镜是一种秒级精度的红外偏角器件，是用于红外光学系统扫描机构的关键器件。与其它扫描方式相比，采用红外偏角器件的红外光学系统扫描机构具有扫描效率高、运动平稳和结构紧凑等诸多优越之处。但是，这种方式对不透可见光的红外偏角器件的角精度的加工要求等诸项指标要求较高，因此使其应用受到限制。所以，需要提出一种适用于高角精度的红外光学零件的加工方法，以及针对该红外光学零件的测量方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提出一种高角精度红外光学零件的加工及测量方法，以解决如何制备高角精度红外光学零件的技术问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出一种高角精度红外光学零件的加工及测量方法，加工及测量方法依次包括下料、粗磨、精磨、抛光和倾角磨削；该抛光具体包括如下步骤：
光学零件上盘：将精磨后的光学零件的一个待抛光面紧贴在垫板上，在与待抛光面相对的另一个待抛光面上施加粘结胶；将比光学零件最大端稍高的垫圈布置在光学零件的外围；将预热好的粘结盘压在垫圈上部，并通过粘结胶将光学零件压合，粘结盘的中心与光学零件的中心对准；压合后冷却至室温；取下垫板和垫圈，形成由粘结盘、粘结胶和光学零件组成的镜盘；其中，粘结盘具有多个通光反射孔，在光学零件上盘后，通过多个通光反射孔的反射像，整体表达光学零件的待抛光面的平面状态；
抛光及测量：使用镜盘结构，分别对两个待抛光面依次进行抛光处理；在抛光过程中通过通光反射孔对抛光精度进行测量。
进一步地，红外光学零件为红外材料楔形棱镜。
进一步地，精磨具体包括：将楔形棱镜的一个直面精磨作为基准面，加工至光圈N＝2；然后通过控制厚度差来精磨与直面相对的斜面，至厚度差达到理论计算值。
进一步地，在对作为基准面的待抛光直面进行抛光时，对待抛光直面的表面疵病与面形精度进行控制，光圈N小于1；在对待抛光斜面进行抛光时，对待抛光斜面的角度、平面度和表面疵病进行控制。
进一步地，使用自准直仪、光电准直仪和标准角度块，对楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量；其中，在测量时，在水平方向与垂轴两个方向转动楔形棱镜，并且始终保持自准直仪视场分划十字的原定位基准，使得楔形棱镜在光电准直仪视场中的反射十字线与原定位的暗十字分划产生最大水平位移；楔形棱镜的楔角角度实测值为标准角度块的角度与最大水平位移之和；当实测值达到要求的精度时，结束抛光过程。
进一步地，在对楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量时，保证测量时的温度与加工现场的温度相同，温差为±1℃。
进一步地，在对楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量时，采取减振隔振措施。
进一步地，标准角度块的角度与楔形棱镜的待测量的楔角角度相近。
进一步地，使用楔形磨边接头进行光学零件的倾角磨削；其中，在对光学零件的端面进行倾角磨削时，采用端面跳动量最大差值量来控制楔形磨边接头的倾角精度。
(三)有益效果
本发明提出的高角精度红外光学零件的加工及测量方法，在光学零件上盘时，采用具有多个通光反射孔的粘结盘，通过多个通光反射孔的反射像，能够整体表达光学零件的待抛光面的平面状态；在抛光过程中，使用自准直仪、光电准直仪和标准角度块，对楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量，能够制备高角精度的红外楔形棱镜。
附图说明
图1为本实施例的粘结盘结构示意图；
图2为本实施例的楔形棱镜上盘示意图；
图3为本实施例测量原理示意图；
图4为本实施例楔形磨边接头结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种高角精度红外楔形棱镜的加工及测量方法，加工及测量方法依次包括下料、粗磨、精磨、抛光和倾角磨削；其中，下料、粗磨工序中除需正确控制外形余量尺寸外，无特殊过程。
精磨具体包括：将楔形棱镜的一个直面精磨作为基准面，加工至光圈N＝2；然后通过控制厚度差来精磨与直面相对的斜面，至厚度差达到理论计算值。
楔形棱镜的±1″的高精度楔角，需要通过抛光工艺来获得。
抛光具体包括如下步骤：
楔形棱镜上盘：将精磨后的楔形棱镜5的一个待抛光面8紧贴在玻璃垫板6上，在与待抛光面8相对的另一个待抛光面上施加粘结胶3；将比楔形棱镜5最大端稍高的垫圈4布置在楔形棱镜5的外围；将预热好的粘结盘1压在垫圈上部，并通过粘结胶3将楔形棱镜5压合，粘结盘1的中心与楔形棱镜5的中心对准；压合后冷却至室温；取下玻璃垫板6和垫圈4，形成由粘结盘1、粘结胶3和楔形棱镜5组成的镜盘；其中，粘结盘1具有多个通光反射孔，在楔形棱镜5上盘后，通过多个通光反射孔的反射像，整体表达楔形棱镜5的待抛光面8的平面状态。其中，粘结盘结构，如图1所示；楔形棱镜上盘示意图，如图2所示。此时，粘结盘1的上表面7与楔形棱镜的待抛光面8同轴且平行，便于抛光过程中修正角度及测量。
抛光及测量：使用镜盘结构，分别对两个待抛光面依次进行抛光处理；在抛光过程中通过通光反射孔对抛光精度进行测量。
其中，在对作为基准面的待抛光直面进行抛光时，对待抛光直面的表面疵病与面形精度进行控制，光圈N小于1；在对待抛光斜面进行抛光时，对待抛光斜面的角度、平面度和表面疵病进行控制。
如图3所示，使用自准直仪、光电准直仪和标准角度块，对楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量。在对楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量时，保证测量时的温度与加工现场的温度相同，温差为±1℃。此外，因为楔角精度要求高，振动对测量影响较大，所以在对楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量时，需要采取减振隔振措施。另外，标准角度块的角度与楔形棱镜的待测量的楔角角度相近。
在测量时，在水平方向与垂轴两个方向转动楔形棱镜，并且始终保持自准直仪视场分划十字的原定位基准，使得楔形棱镜在光电准直仪视场中的反射十字线与原定位的暗十字分划产生最大水平位移；楔形棱镜的楔角角度实测值为标准角度块的角度与最大水平位移之和；当实测值达到要求的精度时，结束抛光过程。
在倾角磨削过程中，使用楔形磨边接头进行楔形棱镜的倾角磨削，楔形磨边接头结构如图4所示。其中，在楔形磨边接头安装后，磨边前，需要精修楔形磨边接头的内孔、外圆和端面。在对楔形棱镜的端面进行倾角磨削时，采用端面跳动量最大差值量来控制楔形磨边接头的倾角精度。
通过上述方法，能够制备高角精度的红外楔形棱镜。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高角精度红外光学零件的加工及测量方法，所述加工及测量方法依次包括下料、粗磨、精磨、抛光和倾角磨削；其特征在于，所述抛光具体包括如下步骤：
光学零件上盘：将精磨后的所述光学零件的一个待抛光面紧贴在垫板上，在与所述待抛光面相对的另一个待抛光面上施加粘结胶；将比所述光学零件最大端稍高的垫圈布置在所述光学零件的外围；将预热好的粘结盘压在所述垫圈上部，并通过所述粘结胶将所述光学零件压合，所述粘结盘的中心与所述光学零件的中心对准；压合后冷却至室温；取下所述垫板和垫圈，形成由所述粘结盘、所述粘结胶和所述光学零件组成的镜盘；其中，所述粘结盘具有多个通光反射孔，在所述光学零件上盘后，通过多个所述通光反射孔的反射像，整体表达所述光学零件的待抛光面的平面状态；
抛光及测量：使用所述镜盘结构，分别对两个待抛光面依次进行抛光处理；在抛光过程中通过所述通光反射孔对抛光精度进行测量。
2.如权利要求1所述的加工及测量方法，其特征在于，所述红外光学零件为红外材料楔形棱镜。
3.如权利要求2所述的加工及测量方法，其特征在于，所述精磨具体包括：将所述楔形棱镜的一个直面精磨作为基准面，加工至光圈N＝2；然后通过控制厚度差来精磨与所述直面相对的斜面，至厚度差达到理论计算值。
4.如权利要求3所述的加工及测量方法，其特征在于，在对作为基准面的待抛光直面进行抛光时，对所述待抛光直面的表面疵病与面形精度进行控制，光圈N小于1；在对待抛光斜面进行抛光时，对所述待抛光斜面的角度、平面度和表面疵病进行控制。
5.如权利要求4所述的加工及测量方法，其特征在于，使用自准直仪、光电准直仪和标准角度块，对所述楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量；其中，在测量时，在水平方向与垂轴两个方向转动所述楔形棱镜，并且始终保持所述自准直仪视场分划十字的原定位基准，使得所述楔形棱镜在所述光电准直仪视场中的反射十字线与原定位的暗十字分划产生最大水平位移；所述楔形棱镜的楔角角度实测值为所述标准角度块的角度与所述最大水平位移之和；当所述实测值达到要求的精度时，结束所述抛光过程。
6.如权利要求5所述的加工及测量方法，其特征在于，在对所述楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量时，保证测量时的温度与加工现场的温度相同，温差为±1℃。
7.如权利要求5所述的加工及测量方法，其特征在于，在对所述楔形棱镜的楔角角度的抛光精度进行测量时，采取减振隔振措施。
8.如权利要求5所述的加工及测量方法，其特征在于，所述标准角度块的角度与所述楔形棱镜的待测量的楔角角度相近。
9.如权利要求1所述的加工及测量方法，其特征在于，使用楔形磨边接头进行所述光学零件的倾角磨削；其中，在对所述光学零件的端面进行所述倾角磨削时，采用端面跳动量最大差值量来控制楔形磨边接头的倾角精度。
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