CN112254631A - 一种用于具有导电属性工件平面度的检测方法和仪器 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有导电属性工件平面度的检测方法和仪器。本发明通过利用导电材料正负极间的间隙效应，极间距离和击穿电压的关系接近直线，间隙击穿电压梯度基本不变的原理，将探针和砂轮及其附属件分布做为正负两极，通过标准件设定最小击穿电压和极间距离的函数，以符合该函数的电压值调整探针与被测件的距离使空气刚好被击穿，测得此时探针的位置，从而得出该点与标准件的误差，通过多点测量得出被测件的平面度，整个测量过程无接触，实现了无损测量。

Description

一种用于具有导电属性工件平面度的检测方法和仪器
技术领域
本发明属于平面度检测技术领域，具体涉及一种用于具有导电属性工件平面度的检测方法和仪器。
背景技术
平面度控制在机械及工程上应用广泛，是机械设计制造行业中关键的指标之一。平面度的测量方法日趋成熟，平面度主要有平晶干涉法、打表测量法、液平面法、光束平面法、激光平面法。
具有导电属性的工件有磨LED晶圆用减薄砂轮、金属结合剂磨盘、载盘、切割片等导电类型的砂轮及工装附件是工磨具行业的主要产品，产品涉及制冷、半导体、汽车等高端行业，砂轮及工装附件的平面度的优劣直接影响着涉及行业产的优劣。
该种砂轮及其工装附件大部分端面均有超硬磨料。传统平面度检测方式一般采用接触式检测，检测效率低，且因超硬磨料的存在，对量具的磨损严重，造成测量误差；部分非接触式测量方式在测量砂轮及工装附件时，因工件端面有磨料的分布，检测效果不假；同时，部分砂轮及其工装附件的材质强度低、硬度低，抗冲击能力差，在接触式测量中，易造成砂轮的损坏或产生内部结构暗伤，造成大量废品，引起严重的质量事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于具有导电属性工件平面度的检测方法和仪器，实现磨LED晶圆用减薄砂轮、金属结合剂磨盘、载盘、切割片等导电类型的工件及工装附件平面度的精密无接触、无损伤快速测量。
本发明解决其技术问题的技术方案为：一种用于具有导电属性工件平面度的检测方法，包括以下步骤：
S1：将标准件的被测面水平设置；
S2：将标准件与电源的一极连接，电源的另一极设置在标准件被测面的上方，电源的另一极所处的高度记录为零点；
S3：向电源的两极施加脉冲，使空气产生击穿，记录使空气产生击穿的最小击穿电压；
S4：改变电源的另一极到标准件被测面的距离，并记录在不同距离下的最小击穿电压；
S5：建立最小击穿电压和电源的另一极相较于零点的位移的函数曲线；
S5：将标准件取下；
S6：将被测件的被测面水平设置；
S7：将被测件与电源的一极连接，电源的另一极设置在被测件被测面的上方位于零点的位置；
S8：向电源的两极施加脉冲，两极间的电压为函数曲线上的任意值；
S9：使电源的另一极不断接近被测件的被测面，直至空气产生击穿，记录此时被测件相较于零点的位移；
S10：步骤S8中两极间的电压对应函数曲线上的电源的另一极相较于零点的位移与步骤S9中被测件相较于零点的位移的差值即为被测件相较于标准件的不平整度。
一种用于具有导电属性工件平面度的检测仪器，包括用于使被测件与电极之间产生击穿电压的空气击穿机构，用于记录击穿机构中电极位移量的极间距调整机构；
所述空气击穿机构包括电源、电压表、探针，所述电源的一极与被测件连接，所述电源的另一极与探针连接，所述探针垂直于被测件表面，所述电压表用于测量电源两端的电压；
所述极间距调整机构包括支架、用于调整探针在竖直方向上的距离的z轴直线电机，用于测量z轴直线电机位移量的z轴光栅尺，所述z轴直线电机固定设置在支架上，所述z轴直线电机的移动端与探针的一端固定连接，所述z轴光栅尺的标尺光栅固定设置在z轴直线电机的机体上，所述z轴光栅尺的光栅读数头固定设置在z轴直线电机的移动端上。
还包括用于调整探针在水平方向上的距离的x轴直线电机，所述x轴直线电机固定设置在支架上，所述x轴直线电机的移动端与z轴直线电机固定连接,x轴电机可使探针在水平方向上移动，实现对被测件不同位置的测量。
还包括用于测量x轴直线电机位移量的x轴光栅尺，所述x轴光栅尺的标尺光栅固定设置在支架上，所述x轴光栅尺的光栅读数头固定设置在x轴直线电机的移动端上，通过x轴光栅尺，可对探针在水平方向上实现精确位移。
为了防止探针撞击被测件，还包括用于防止探针撞击被测件的限位装置，所述限位装置为限位块，所述限位块设置在z轴直线电机的下方，所述限位块的两端与支架固定连接，所述限位块上开设有能使探针穿过并沿水平方向运动的长条形孔，所述限位块到被测件的距离大于探针与z轴直线电机固定处到探针顶端的长度。
为了旋转被测件、配合探针在水平方向上的移动从而对被测件表面进行多点测量，还包括转台、转动电机，所述转台用于放置被测件，所述转台设置在探针下方，所述转动电机的转轴与转台的底部固定连接。
本发明的有益效果为：通过利用导电材料正负极间的间隙效应，极间距离和击穿电压的关系接近直线，间隙击穿电压梯度基本不变的原理，将探针和砂轮及其附属件分布做为正负两极，通过标准件设定最小击穿电压和极间距离的函数，以符合该函数的电压值调整探针与被测件的距离使空气刚好被击穿，测得此时探针的位置，从而得出该点与标准件的误差，通过多点测量得出被测件的平面度，整个测量过程无接触，实现了无损测量。
附图说明
图1是本发明的原理图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的原理为：利用导电材料正负极间的间隙效应，极间距离和击穿电压的关系接近直线，间隙击穿电压梯度基本不变的原理，将探针3和砂轮及其附属件分布做为正负两极，通过标准件设定最小击穿电压和极间距离的函数，以符合该函数的电压值调整探针3与被测件4的距离使空气刚好被击穿，测得此时探针3的位置，即工件端面的坐标值，与通过标准件设定的极间距离比较得出误差，再通过不同位置的测定，实现整个砂轮及其附属件的平面度测量。
如图1所示，本发明包括一种用于具有导电属性工件平面度的检测方法，包括以下步骤：
S1：将标准件的被测面水平设置；
S2：将标准件与电源1的一极连接，电源1的另一极设置在标准件被测面的上方，电源1的另一极所处的高度记录为零点；
S3：向电源1的两极施加脉冲，使空气产生击穿，记录使空气产生击穿的最小击穿电压；
S4：改变电源1的另一极到标准件被测面的距离，并记录在不同距离下的最小击穿电压；
S5：建立最小击穿电压和电源1的另一极相较于零点的位移的函数曲线；
S5：将标准件取下；
S6：将被测件4的被测面水平设置；
S7：将被测件4与电源1的一极连接，电源1的另一极设置在被测件4被测面的上方位于零点的位置；
S8：向电源1的两极施加脉冲，两极间的电压为函数曲线上的任意值；
S9：使电源1的另一极不断接近被测件4的被测面，直至空气产生击穿，记录此时被测件4相较于零点的位移；
S10：步骤S8中两极间的电压对应函数曲线上的电源1的另一极相较于零点的位移与步骤S9中被测件4相较于零点的位移的差值即为被测件4相较于标准件的不平整度。
如图2所示，一种用于具有导电属性工件平面度的检测仪器，包括用于使被测件4与电极之间产生击穿电压的空气击穿机构，用于记录击穿机构中电极位移量的极间距调整机构；
所述空气击穿机构包括电源1、电压表2、探针3，所述电源1的一极与被测件4连接，所述电源1的另一极与探针3连接，所述探针3垂直于被测件4表面，所述电压表2用于测量电源1两端的电压；
所述极间距调整机构包括支架5、用于调整探针3在竖直方向上的距离的z轴直线电机6，用于测量z轴直线电机6位移量的z轴光栅尺7，所述z轴直线电机6固定设置在支架5上，所述z轴直线电机6的移动端与探针3的一端固定连接，所述z轴光栅尺7的标尺光栅固定设置在z轴直线电机6的机体上，所述z轴光栅尺7的光栅读数头固定设置在z轴直线电机6的移动端上。
还包括用于调整探针3在水平方向上的距离的x轴直线电机8，所述x轴直线电机8固定设置在支架5上，所述x轴直线电机8的移动端与z轴直线电机6固定连接,x轴电机可使探针3在水平方向上移动，实现对被测件4不同位置的测量。
还包括用于测量x轴直线电机8位移量的x轴光栅尺9，所述x轴光栅尺9的标尺光栅固定设置在支架5上，所述x轴光栅尺9的光栅读数头固定设置在x轴直线电机8的移动端上，通过x轴光栅尺9，可对探针3在水平方向上实现精确位移。
为了防止探针3撞击被测件4，还包括用于防止探针3撞击被测件4的限位装置，所述限位装置为限位块10，所述限位块10设置在z轴直线电机6的下方，所述限位块10的两端与支架5固定连接，所述限位块10上开设有能使探针3穿过并沿水平方向运动的长条形孔，所述限位块10到被测件4的距离大于探针3与z轴直线电机6固定处到探针3顶端的长度。
为了旋转被测件4、配合探针3在水平方向上的移动从而对被测件4表面进行多点测量，还包括转台11、转动电机12，所述转台11用于放置被测件4，所述转台11设置在探针3下方，所述转动电机12的转轴与转台11的底部固定连接。
对于整个被测件4的平面度来说，可通过转台11对被测件4进行旋转、通过x轴直线电机8调整x轴的位置对被测件4表面多点进行测量，尤对于圆形被测件4，例如砂轮，通过转台11和x轴直线电机8可实现对圆内不同直径的多环的点测量，通过转台11的旋转，可在多环上均匀选点，最终将多环多点的测量结果可通过计算机输出图例，完成对被测件4整体平面度的测量。
本发明通过利用导电材料正负极间的间隙效应，极间距离和击穿电压的关系接近直线，间隙击穿电压梯度基本不变的原理，将探针和砂轮及其附属件分布做为正负两极，通过标准件设定最小击穿电压和极间距离的函数，以符合该函数的电压值调整探针与被测件的距离使空气刚好被击穿，测得此时探针的位置，从而得出该点与标准件的误差，通过多点测量得出被测件的平面度，整个测量过程无接触，实现了无损测量。

Claims (6)

1.一种用于具有导电属性工件平面度的检测方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1：将标准件的被测面水平设置；
S2：将标准件与电源的一极连接，电源的另一极设置在标准件被测面的上方，电源的另一极所处的高度记录为零点；
S3：向电源的两极施加脉冲，使空气产生击穿，记录使空气产生击穿的最小击穿电压；
S4：改变电源的另一极到标准件被测面的距离，并记录在不同距离下的最小击穿电压；
S5：建立最小击穿电压和电源的另一极相较于零点的位移的函数曲线；
S5：将标准件取下；
S6：将被测件的被测面水平设置；
S7：将被测件与电源的一极连接，电源的另一极设置在被测件被测面的上方位于零点的位置；
S8：向电源的两极施加脉冲，两极间的电压为函数曲线上的任意值；
S9：使电源的另一极不断接近被测件的被测面，直至空气产生击穿，记录此时被测件相较于零点的位移；
S10：步骤S8中两极间的电压对应函数曲线上的电源的另一极相较于零点的位移与步骤S9中被测件相较于零点的位移的差值即为被测件相较于标准件的不平整度。
2.如权利要求1所述方法的一种用于具有导电属性工件平面度的检测仪器，其特征在于：包括用于产生击穿电压的空气击穿机构，用于记录击穿机构中电极位移量的极间距调整机构；
所述空气击穿机构包括电源、电压表、探针，所述电源的一极与被测件连接，所述电源的另一极与探针连接，所述探针垂直于被测件表面，所述电压表用于测量电源两端的电压；
所述极间距调整机构包括支架、用于调整探针在竖直方向上的距离的z轴直线电机，用于测量z轴直线电机位移量的z轴光栅尺，所述z轴直线电机固定设置在支架上，所述z轴直线电机的移动端与探针的一端固定连接，所述z轴光栅尺的标尺光栅固定设置在z轴直线电机的机体上，所述z轴光栅尺的光栅读数头固定设置在z轴直线电机的移动端上。
3.根据权利要求2所述的一种用于具有导电属性工件平面度的检测仪器，其特征在于：还包括用于调整探针在水平方向上的距离的x轴直线电机，所述x轴直线电机固定设置在支架上，所述x轴直线电机的移动端与z轴直线电机固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于具有导电属性工件平面度的检测仪器，其特征在于：还包括用于测量x轴直线电机位移量的x轴光栅尺，所述x轴光栅尺的标尺光栅固定设置在支架上，所述x轴光栅尺的光栅读数头固定设置在x轴直线电机的移动端上。
5.根据权利要求2所述的一种用于具有导电属性工件平面度的检测仪器，其特征在于：还包括用于防止探针撞击被测件的限位装置，所述限位装置为限位块，所述限位块设置在z轴直线电机的下方，所述限位块的两端与支架固定连接，所述限位块上开设有能使探针穿过并沿水平方向运动的长条形孔，所述限位块到被测件的距离大于探针与z轴直线电机固定处到探针顶端的长度。
6.根据权利要求2所述的一种用于具有导电属性工件平面度的检测仪器，其特征在于：还包括转台、转动电机，所述转台用于放置被测件，所述转台设置在探针下方，所述转动电机的转轴与转台的底部固定连接。
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