CN109304664B - 一种基片均匀抛光装置及其工作方法 - Google Patents

一种基片均匀抛光装置及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109304664B
CN109304664B CN201811151004.4A CN201811151004A CN109304664B CN 109304664 B CN109304664 B CN 109304664B CN 201811151004 A CN201811151004 A CN 201811151004A CN 109304664 B CN109304664 B CN 109304664B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voice coil
coil motor
displacement sensor
micro
polishing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811151004.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109304664A (zh
Inventor
朱祥龙
康仁科
董志刚
李彧
高尚
郭江
金洙吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201811151004.4A priority Critical patent/CN109304664B/zh
Publication of CN109304664A publication Critical patent/CN109304664A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109304664B publication Critical patent/CN109304664B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B29/00—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents
    • B24B29/02—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents designed for particular workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/007—Weight compensation; Temperature compensation; Vibration damping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • B24B49/045—Specially adapted gauging instruments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00—Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基片均匀去除抛光装置及其工作方法，所述的抛光装置至少包括控制系统、驱动器、抛光模块、拨叉、抛光垫、抛光盘和接头，所述的抛光模块包括基座、在线检测单元和自动配重单元，所述的在线检测单元和自动配重单元组成一体化结构并安装在基座上；所述的在线检测单元的输出端与控制系统连接；所述的控制系统通过驱动器控制自动配重单元。本发明实现了精确的基片厚度在线测量和自动配重调整，加工过程中的可控性和稳定性好。通过基片厚度在线检测，只需一次装夹便可完成基片的均匀抛光加工，避免了基片卸片测量过程带来的测量变形甚至导致无法测量的结果，操作简单，省时省力，提高了基片的精度。

Description

一种基片均匀抛光装置及其工作方法
技术领域
本发明属于基片超精密加工技术领域，具体涉及一种用于激光晶片、光学玻璃、蓝宝石衬底、陶瓷片、钨钢片等各种材料的平面类零件均匀抛光方法及装置。
背景技术
随着核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的发展，对应用于这些领域的激光晶片、光学玻璃、蓝宝石衬底、陶瓷片、钨钢片等各种材料的加工精度都提出了更高的要求。
以激光晶片为例，其作为制作固体激光器的工作介质，是固体激光技术的基础支撑材料。为了增强激光晶片的散热效果，降低高功率下的热透镜效应和双折射效应，进一步提高激光器的功率和光束质量，需要采用几何精度更高的激光晶片。目前，用于高功率盘片激光器的激光晶片要求面形精度PV≤λ/6，平行度<10"。现有激光晶片在进行超精密抛光加工时，激光晶片与载物盘粘接后，为了保证晶片平行度要求，通常采用加偏心砝码的方式通过改变抛光载荷来修正平行度。由于缺乏精确的晶片厚度在线检测技术，抛光工艺参数调整、抛光载荷的偏心加载等往往主要依靠经验，加工过程的可控性和稳定性较差，使抛光加工后的晶片平行度变差，很难获得高的几何精度。此外，由于激光晶片厚度薄，径厚比大(＞100)，加工引起的翘曲变形使得平行度要求很难保证。目前对于超高精度要求的光学元件最终都要纯手工打磨，加工后一致性差。因此，需要开发一种新的基片均匀抛光方法及其装置，实现抛光加工过程中的可控，保证基片的均匀去除，从而获得满足高平行度要求的基片。
发明内容
为了解决基片在抛光加工过程中可控性和稳定性差，基片几何精度不高的问题，本发明提供要设计一种可控性和稳定性好、基片几何精度的基片均匀抛光装置及其工作方法。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基片均匀去除抛光装置，至少包括控制系统、驱动器、抛光模块、拨叉、抛光垫、抛光盘和接头，所述的抛光盘之上设置抛光垫，所述的拨叉用于调节抛光模块位置；所述的抛光模块置于抛光垫上，所述的抛光模块包括基座、在线检测单元和自动配重单元，所述的在线检测单元和自动配重单元组成一体化结构并安装在基座上；所述的在线检测单元的输出端与控制系统连接；所述的控制系统通过驱动器控制自动配重单元；
所述的在线检测单元包括四个微位移传感器，即在基座的等半径圆上均匀分布着微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D，微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D通过自身螺纹固定在基座上；
所述的自动配重单元包括四组配重调整机构，每两个微位移传感器之间设置一组配重调整机构，四组配重调整机构沿基座的等半径圆上均匀分布；每组配重调整机构包括两个配重调整子机构，即一个径向配重调整子机构和一个周向配重调整子机构，每个配重调整子机构包括一个音圈电机和一个配重滑块，所述的径向配重调整子机构的音圈电机的轴线与基座的径向线共线，所述的周向配重调整子机构的音圈电机的轴线与基座的径向线垂直；
四组配重调整机构包括音圈电机A、音圈电机B、音圈电机C、音圈电机D、音圈电机E、音圈电机F、音圈电机G和音圈电机H，所述的音圈电机A用于调节配重滑块A的位置，音圈电机B用于调节配重滑块B的位置，音圈电机C用于调节配重滑块C的位置，音圈电机D用于调节配重滑块D的位置，音圈电机E用于调节配重滑块E的位置，音圈电机F用于调节配重滑块F的位置，音圈电机G用于调节配重滑块G的位置，音圈电机H用于调节配重滑块H的位置；
所述的音圈电机A、音圈电机C、音圈电机E和音圈电机G用于调节径向配重量，音圈电机B、音圈电机D、音圈电机F和音圈电机H用于调节周向配重量；
所述的接头用于连接真空设备。
一种基片均匀去除抛光装置的工作方法，基于环状抛光盘法原理，包括以下步骤：
步骤一、通过真空吸附方式将基片吸附于抛光模块基座的下方，设定抛光预去除厚度h，设微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D的中心所在点分别为P1、P2、P3和P4，调零微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D的示值，即hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝0；
步骤二、开始抛光加工，微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D实时检测基片四点的厚度并通过数据采集卡将数据传输给控制系统，控制系统根据“三点确定一个平面”原理加权计算此时基片的平面，得到基片最高点即最小去除厚度位置坐标P高和基片最低点即最大去除厚度位置坐标P低；
利用微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D的示值计算基片平面过程如下：以基座的中心为原点，音圈电机G的运动方向为x轴，音圈电机E的运动方向为y轴，垂直于基座的方向为z轴建立三维直角坐标系，微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D对应坐标位置分别为：
Figure GDA0002572075740000031
Figure GDA0002572075740000032
Figure GDA0002572075740000033
Figure GDA0002572075740000034
r为微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D距原点的距离，hP1、hP2、hP3和hP4分别为微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D的示值。根据“三点确定一个平面”的原理，取其中任意三点坐标，得到一个平面方程，共得四个平面方程，四个平面方程分别是：
Figure GDA0002572075740000035
以单个平面方程比平面方程总数的比值，即1/4为权数，对上述四个平面方程进行加权平均计算，得最终平面方程为：
S:ax+by+cz+d＝0。
最后，根据条件极值进行求解，即求得基片最高点坐标P高(x,y,z高)和基片最低点坐标P低(-x,-y,z低)，其中x2+y2＝r2。
步骤三、根据步骤二中计算得到的最小去除厚度位置坐标P高和最大去除厚度位置坐标P低，利用重心计算公式，控制系统通过运动控制卡控制8个音圈电机分别调整8个配重滑块的等效重心M，使等效重心M始终位于最小去除厚度P高位置与基座的中心连线上；具体计算方法如下：
设配重滑块A、配重滑块B、配重滑块C、配重滑块D、配重滑块E、配重滑块F、配重滑块G和配重滑块H的质量都为m，初始坐标分别为M8(xM8,yM8)、M10(xM10,yM10)、M13(xM13,yM13)、M15(xM15,yM15)、M18(xM18,yM18)、M20(xM20,yM20)、M23(xM23,yM23)和M25(xM25,yM25)，根据重心计算公式：
Figure GDA0002572075740000041
Figure GDA0002572075740000042
则等效重心坐标为
Figure GDA0002572075740000043
且
Figure GDA0002572075740000044
由于利用重心计算公式让配重滑块等效重心M位于最小去除厚度位置P高与原点O的连线上的解不唯一，为了降低抛光过程中由电机运动带来的干扰，实际中每次只需调整音圈电机A、音圈电机B、音圈电机E和音圈电机F或调整音圈电机C、音圈电机D、音圈电机G和音圈电机H，即调整音圈电机A、音圈电机B、音圈电机E和音圈电机F运动时，保持音圈电机C、音圈电机D、音圈电机G和音圈电机H位于初始位置，反之，调整音圈电机C、音圈电机D、音圈电机G和音圈电机H运动时，保持音圈电机A、音圈电机B、音圈电机E和音圈电机F位于初始位置。
步骤四、当微位移传感器A、微位移传感器B、微位移传感器C和微位移传感器D的示值相同且达到预设去除厚度h时，即hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝h，停止抛光，完成抛光实验，否则，重复步骤三，直到hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝h。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用在线检测单元和自动配重单元组成的一体化结构，实现了精确的基片厚度在线测量和自动配重调整，加工过程中的可控性和稳定性好。通过基片厚度在线检测，只需一次装夹便可完成基片的均匀抛光加工，避免了基片卸片测量过程带来的测量变形甚至导致无法测量的结果，操作简单，省时省力，提高了基片的精度。
2、本发明实时检测基片厚度，根据抛光前后基片厚度的变化量及抛光加工时间，可计算得到基片抛光加工过程中的去除速率，能够更好的指导基片的抛光加工，减少了不必要的浪费，提高了生产效率，从而能够在降低生产成本的同时大幅提高产品质量。
附图说明
图1是基片均匀抛光装置组成示意图；
图2是抛光模块结构示意图；
图3是基片均匀抛光方法流程示意图；
图4是四点加权计算基片平面示意图；
图5是实施例一中基片均匀抛光模块结构示意图；
图6是实施例一中音圈电机的配重调节示意图；
图7是实施例二中音圈电机配重调节示意图。
图中：1、抛光模块，2、拨叉，3、抛光垫，4、抛光盘，5、基座，6、微位移传感器A，7、音圈电机A，8、配重滑块A，9、音圈电机B，10、配重滑块B，11、微位移传感器B，12、音圈电机C，13、配重滑块C，14、音圈电机D，15、配重滑块D，16、微位移传感器C，17、音圈电机E，18、配重滑块E，19、音圈电机F，20、配重滑块F，21、微位移传感器D，22、音圈电机G，23、配重滑块G，24、音圈电机H，25、配重滑块H，26、接头。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施例。
如图1-2所示，一种基片均匀去除抛光装置，至少包括控制系统、驱动器、抛光模块1、拨叉2、抛光垫3、抛光盘4和接头26，所述的抛光盘4之上设置抛光垫3，所述的拨叉2安装在抛光垫3上；所述的抛光模块1置于抛光垫3上，所述的抛光模块1包括基座5、在线检测单元和自动配重单元，所述的在线检测单元和自动配重单元组成一体化结构并安装在基座5上；所述的在线检测单元的输出端与控制系统连接；所述的控制系统通过驱动器控制自动配重单元；
所述的在线检测单元包括四个微位移传感器，即在基座5的等半径圆上均匀分布着微位移传感器A6、微位移传感器B11、微位移传感器C16和微位移传感器D21，微位移传感器A6、微位移传感器B11、微位移传感器C16和微位移传感器D21通过自身螺纹固定在基座5上；
所述的自动配重单元包括四组配重调整机构，每两个微位移传感器之间设置一组配重调整机构，四组配重调整机构沿基座5的等半径圆上均匀分布；每组配重调整机构包括两个配重调整子机构，即一个径向配重调整子机构和一个周向配重调整子机构，每个配重调整子机构包括一个音圈电机和一个配重滑块，所述的径向配重调整子机构的音圈电机的轴线与基座5的径向线共线，所述的周向配重调整子机构的音圈电机的轴线与基座5的径向线垂直；
四组配重调整机构包括音圈电机A7、音圈电机B9、音圈电机C12、音圈电机D14、音圈电机E17、音圈电机F19、音圈电机G22和音圈电机H24，所述的音圈电机A7用于调节配重滑块A8的位置，音圈电机B9用于调节配重滑块B10的位置，音圈电机C12用于调节配重滑块C13的位置，音圈电机D14用于调节配重滑块D15的位置，音圈电机E17用于调节配重滑块E18的位置，音圈电机F19用于调节配重滑块F20的位置，音圈电机G22用于调节配重滑块G23的位置，音圈电机H24用于调节配重滑块H25的位置；
所述的音圈电机A7、音圈电机C12、音圈电机E17和音圈电机G22用于调节径向配重量，音圈电机B9、音圈电机D14、音圈电机F19和音圈电机H24用于调节周向配重量；
所述的接头26用于连接真空设备。
本发明的实施例一如下：
如图1-6所示，一种基片均匀去除抛光装置的工作方法，基于环状抛光盘法原理，自动配重单元包括音圈电机A7、音圈电机C12、音圈电机E17和音圈电机G22，具体包括以下步骤：
步骤一、将研磨加工后的基片通过真空吸附到基座5下方，抛光垫3与抛光盘4粘结，将抛光模块1置于抛光垫3上，设定抛光预去除厚度h，调零此时微位移传感器A6、微位移传感器B11、微位移传感器C16和微位移传感器D21的示值，即hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝0。
步骤二、开始抛光加工，拨叉2带动抛光模块1旋转，微位移传感器A6、微位移传感器B11、微位移传感器C16和微位移传感器D21实时检测基片四点的厚度并通过数据采集卡将数据传输给控制系统，利用“三点确定一个平面”原理加权计算得到此时基片的平面方程S:ax+by+c+d＝0，根据条件极值求得基片最高点(最小去除厚度位置)坐标P高(x,y,z高)和基片最低点(最大去除厚度位置)坐标P低(-x,-y,z低)，其中x2+y2＝r2。
步骤三、根据步骤二中计算得到的最大去除厚度P高和最小去除厚度P低位置，利用重心计算公式，控制系统通过运动控制卡分别控制音圈电机A7、音圈电机C12、音圈电机E17和音圈电机G22运动，调整其配重滑块A8、配重滑块C13、配重滑块E18和配重滑块G23的等效重心使其始终位于最小去除厚度P高位置与基座5中心连线上，如图7所示，配重滑块A8由M8移动到M8'，配重滑块C13由M13移动到M13'，配重滑块E18由M18移动到M18'，配重滑块G23由M23移动到M23'。
步骤四、当微位移传感器A6、微位移传感器B11、微位移传感器C16和微位移传感器D21示值相同且达到预设去除厚度时，即hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝h，停止抛光，完成抛光实验；否则，重复步骤三，直到hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝h。
本发明的实施例二如下：
如图1-4、7所示，一种基片均匀去除抛光装置的工作方法，基于环状抛光盘法原理，自动配重单元包括音圈电机A7、音圈电机B9、音圈电机C12、音圈电机D14、音圈电机E17、音圈电机F19、音圈电机G22和音圈电机H24，具体包括以下步骤：
步骤一、将研磨加工后的基片通过真空吸附到基座5下方，，抛光垫3与抛光盘4粘结，将抛光模块1置于抛光垫3上，设定抛光预去除厚度h，调零此时微位移传感器A6、微位移传感器B11、微位移传感器C16和微位移传感器D21的示值，即hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝0。
步骤二、开始抛光加工，拨叉2带动抛光模块1旋转，微位移传感器A6、微位移传感器B11、微位移传感器C16和微位移传感器D21实时检测基片四点的厚度并将数据传输给控制系统，利用“三点确定一个平面”原理加权计算得到此时基片的平面方程S:ax+by+cz+d＝0，根据条件极值求得基片最高点(最小去除厚度位置)坐标P高(x,y,z高)和基片最低点(最大去除厚度位置)坐标P低(-x,-y,z低)，其中x2+y2＝r2。
步骤三、根据步骤二中计算得到的最大去除厚度P高和最小去除厚度P低位置，利用重心计算公式，控制系统通过运动控制卡分别控制音圈电机A7、音圈电机B9、音圈电机C12、音圈电机D14、音圈电机E17、音圈电机F19、音圈电机G22和音圈电机H24运动，调整其配重滑块A8、配重滑块B10、配重滑块C13、配重滑块D15、配重滑块E18、配重滑块F20、配重滑块G23和配重滑块H25的等效重心使其始终位于最小去除厚度位置与基座5中心连线上，如图7所示，保持配重滑块C13、配重滑块D15、配重滑块G23和配重滑块H25位于初始位置，配重滑块A8由M8移动到M8'，配重滑块B10由M10移动到M10'，配重滑块E18由M18移动到M18'，配重滑块F20由M20移动到M20'。
步骤四、当微位移传感器A6、微位移传感器B11、微位移传感器C16和微位移传感器D21示值相同且达到预设去除厚度时，即hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝h，停止抛光，完成抛光实验；否则，重复步骤三，直到hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝h。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基片均匀去除抛光装置，其特征在于：至少包括控制系统、驱动器、抛光模块(1)、拨叉(2)、抛光垫(3)、抛光盘(4)和接头(26)，所述的抛光盘(4)之上设置抛光垫(3)，所述的拨叉(2)用于调节抛光模块(1)的位置；所述的抛光模块(1)置于抛光垫(3)上，所述的抛光模块(1)包括基座(5)、在线检测单元和自动配重单元，所述的在线检测单元和自动配重单元组成一体化结构并安装在基座(5)上；所述的在线检测单元的输出端与控制系统连接；所述的控制系统通过驱动器控制自动配重单元；
所述的在线检测单元包括四个微位移传感器，即在基座(5)的等半径圆上均匀分布着微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)，微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)通过自身螺纹固定在基座(5)上；
所述的自动配重单元包括四组配重调整机构，每两个微位移传感器之间设置一组配重调整机构，四组配重调整机构沿基座(5)的等半径圆上均匀分布；每组配重调整机构包括两个配重调整子机构，即一个径向配重调整子机构和一个周向配重调整子机构，每个配重调整子机构包括一个音圈电机和一个配重滑块，所述的径向配重调整子机构的音圈电机的轴线与基座(5)的径向线共线，所述的周向配重调整子机构的音圈电机的轴线与基座(5)的径向线垂直；
四组配重调整机构包括音圈电机A(7)、音圈电机B(9)、音圈电机C(12)、音圈电机D(14)、音圈电机E(17)、音圈电机F(19)、音圈电机G(22)和音圈电机H(24)，所述的音圈电机A(7)用于调节配重滑块A(8)的位置，音圈电机B(9)用于调节配重滑块B(10)的位置，音圈电机C(12)用于调节配重滑块C(13)的位置，音圈电机D(14)用于调节配重滑块D(15)的位置，音圈电机E(17)用于调节配重滑块E(18)的位置，音圈电机F(19)用于调节配重滑块F(20)的位置，音圈电机G(22)用于调节配重滑块G(23)的位置，音圈电机H(24)用于调节配重滑块H(25)的位置；
所述的音圈电机A(7)、音圈电机C(12)、音圈电机E(17)和音圈电机G(22)用于调节径向配重量，音圈电机B(9)、音圈电机D(14)、音圈电机F(19)和音圈电机H(24)用于调节周向配重量；
所述的接头(26)用于连接真空设备。
2.一种基片均匀去除抛光装置的工作方法，基于环状抛光盘法原理，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、通过真空吸附方式将基片吸附于抛光模块(1)的基座(5)的下方，设定抛光预去除厚度h，设微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)的中心所在点分别为P1、P2、P3和P4，调零微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)的示值，即hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝0；
步骤二、开始抛光加工，微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)实时检测基片四点的厚度并通过数据采集卡将数据传输给控制系统，控制系统根据“三点确定一个平面”原理加权计算此时基片的平面，得到基片最高点即最小去除厚度位置坐标P高和基片最低点即最大去除厚度位置坐标P低；
利用微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)的示值计算基片平面过程如下：以基座(5)的中心为原点，音圈电机G(22)的运动方向为x轴，音圈电机E(17)的运动方向为y轴，垂直于基座(5)的方向为z轴建立三维直角坐标系，微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)对应坐标位置分别为：
Figure FDA0002572075730000021
Figure FDA0002572075730000022
Figure FDA0002572075730000023
Figure FDA0002572075730000024
r为微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)距原点的距离，hP1、hP2、hP3和hP4分别为微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)的示值；根据“三点确定一个平面”的原理，取其中任意三点坐标，得到一个平面方程，共得四个平面方程，四个平面方程分别是：
Figure FDA0002572075730000031
以单个平面方程比平面方程总数的比值，即1/4为权数，对上述四个平面方程进行加权平均计算，得最终平面方程为：
S:ax+by+cz+d＝0；
最后，根据条件极值进行求解，即求得基片最高点坐标P高(x,y,z高)和基片最低点坐标P低(-x,-y,z低)，其中x2+y2＝r2；
步骤三、根据步骤二中计算得到的最小去除厚度位置坐标P高和最大去除厚度位置坐标P低，利用重心计算公式，控制系统通过运动控制卡控制8个音圈电机分别调整8个配重滑块的等效重心M，使等效重心M始终位于最小去除厚度P高位置与基座(5)的中心连线上；具体计算方法如下：
设配重滑块A(8)、配重滑块B(10)、配重滑块C(13)、配重滑块D(15)、配重滑块E(18)、配重滑块F(20)、配重滑块G(23)和配重滑块H(25)的质量都为m，初始坐标分别为M8(xM8,yM8)、M10(xM10,yM10)、M13(xM13,yM13)、M15(xM15,yM15)、M18(xM18,yM18)、M20(xM20,yM20)、M23(xM23,yM23)和M25(xM25,yM25)，根据重心计算公式：
Figure FDA0002572075730000032
Figure FDA0002572075730000033
则等效重心坐标为
Figure FDA0002572075730000034
且
Figure FDA0002572075730000035
由于利用重心计算公式让配重滑块等效重心M位于最小去除厚度位置P高与原点O的连线上的解不唯一，为了降低抛光过程中由电机运动带来的干扰，实际中每次只需调整音圈电机A(7)、音圈电机B(9)、音圈电机E(17)和音圈电机F(19)或调整音圈电机C(12)、音圈电机D(14)、音圈电机G(22)和音圈电机H(24)，即调整音圈电机A(7)、音圈电机B(9)、音圈电机E(17)和音圈电机F(19)运动时，保持音圈电机C(12)、音圈电机D(14)、音圈电机G(22)和音圈电机H(24)位于初始位置，反之，调整音圈电机C(12)、音圈电机D(14)、音圈电机G(22)和音圈电机H(24)运动时，保持音圈电机A(7)、音圈电机B(9)、音圈电机E(17)和音圈电机F(19)位于初始位置；
步骤四、当微位移传感器A(6)、微位移传感器B(11)、微位移传感器C(16)和微位移传感器D(21)的示值相同且达到预设去除厚度h时，即hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝h，停止抛光，完成抛光实验，否则，重复步骤三，直到hP1＝hP2＝hP3＝hP4＝h。
CN201811151004.4A 2018-09-29 2018-09-29 一种基片均匀抛光装置及其工作方法 Active CN109304664B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811151004.4A CN109304664B (zh) 2018-09-29 2018-09-29 一种基片均匀抛光装置及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811151004.4A CN109304664B (zh) 2018-09-29 2018-09-29 一种基片均匀抛光装置及其工作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109304664A CN109304664A (zh) 2019-02-05
CN109304664B true CN109304664B (zh) 2020-12-11

Family

ID=65225008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811151004.4A Active CN109304664B (zh) 2018-09-29 2018-09-29 一种基片均匀抛光装置及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109304664B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112536674B (zh) * 2019-09-23 2022-07-15 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 大口径异形离轴非球面镜的气囊抛光系统及其工作方法
CN111469047B (zh) * 2020-04-14 2021-06-25 大连理工大学 一种在线检测抛光垫接触特征的试验装置及其使用方法
CN111469048B (zh) * 2020-04-14 2021-06-25 大连理工大学 一种抛光垫微观接触状态的测量装置及其使用方法
CN112720245A (zh) * 2020-12-28 2021-04-30 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 载物盘配重块调整装置及其使用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0991496A1 (fr) * 1998-04-27 2000-04-12 Briot International Procede et appareil de palpage de montures de lunettes, et machine de meulage correspondante
CN103722464A (zh) * 2013-11-06 2014-04-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 大型环抛机的校正盘卸荷移载装置
CN105043296A (zh) * 2015-08-31 2015-11-11 成都精密光学工程研究中心 光学元件面形在位检测装置及其检测方法
CN106272364A (zh) * 2016-10-31 2017-01-04 山东大学 一种对称并联直驱运动解耦高精度伺服平台
CN108555773A (zh) * 2018-02-01 2018-09-21 南京航空航天大学 一种超薄零件研磨抛光夹具

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0991496A1 (fr) * 1998-04-27 2000-04-12 Briot International Procede et appareil de palpage de montures de lunettes, et machine de meulage correspondante
CN103722464A (zh) * 2013-11-06 2014-04-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 大型环抛机的校正盘卸荷移载装置
CN105043296A (zh) * 2015-08-31 2015-11-11 成都精密光学工程研究中心 光学元件面形在位检测装置及其检测方法
CN106272364A (zh) * 2016-10-31 2017-01-04 山东大学 一种对称并联直驱运动解耦高精度伺服平台
CN108555773A (zh) * 2018-02-01 2018-09-21 南京航空航天大学 一种超薄零件研磨抛光夹具

Also Published As

Publication number Publication date
CN109304664A (zh) 2019-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109304664B (zh) 一种基片均匀抛光装置及其工作方法
CN107457616B (zh) 一种基于纳米镍粉的金刚石晶体表面机械化学抛光方法
CN104290002B (zh) 一种柱面镜的加工方法
CN105773309A (zh) 一种超视场刀具在线检测方法
CN110026903B (zh) 一种用于微水雾抛光的多工位自适应执行装置
CN109848838B (zh) 弹性模量梯度变化研抛盘的材料去除率测量装置及方法
JP7112142B2 (ja) 平面部品の全アパーチャの決定性研磨のスイングアーム式研磨装置及びその方法
CN108188864B (zh) 一种非球面光学元件自动化抛光系统及方法
CN110000606A (zh) 一种针对加工太赫兹慢波结构件的对刀方法
CN104551527A (zh) 一种微观表面织构的制造设备及制造方法
CN108161645B (zh) 一种低刚度高精度平面镜的工件旋转法磨削装置及方法
CN102886716B (zh) 蓝宝石晶棒端面磨床
CN110102805B (zh) 大尺度弱刚度悬梁结构件及其超精密加工方法和装夹装置
CN110270725B (zh) 一种高平面度金属表面电化学射流修形加工装置和方法
CN114227339B (zh) 一种基于试切圆槽的超精密车削精对刀方法
JP2009258098A (ja) レンズ測定装置、レンズ測定方法及びレンズ製造方法
CN114290177B (zh) 一种非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法
CN109159019B (zh) 一种楔形基片研磨装置及其工作方法
CN117480031A (zh) 工件的双面研磨方法及工件的双面研磨装置
CN113997202A (zh) 大尺寸研磨盘高平面度精确量化的高效修整方法
CN111360588A (zh) 一种大口径平面光学元件抛光机及抛光和精度控制方法
CN209902949U (zh) 弹性模量梯度变化研抛盘的材料去除率测量装置
CN108225962B (zh) 单颗磨粒钟摆式划擦试验装备
CN110595400B (zh) 大型环拋机校正盘下表面平面度测量装置及方法
Liu et al. Modeling and experiment of concave microlens array on silicon wafer by grinding-polishing process with diamond slurry

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant