CN113233752A - 用于mpos偏置角一致性的切片辅助装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超精密玻璃加工技术领域，具体而言涉及用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置及方法，包括：玻璃块，具有一个水平底面和用于承载MPOS屏段的承载面，所述承载面和MPOS屏段的接触面涂有胶水；定位板，具有一个水平面，所述玻璃块的水平底面通过胶水粘接在所述定位板的水平面；底座，位于所述定位板的下方，所述定位板与所述底座通过定位板一侧的水平轴铰接；旋转台，用于将所述底座固定在所述旋转台上端面；通过控制X向螺旋测微头的进程量细调控制定位板与底座的夹角，使得MPOS屏段沿着X轴旋转，通过控制Y向螺旋测微头的进程量细调控制旋转台与工作台的夹角，使得MPOS屏段沿着Y轴旋转，矫正MPOS屏段内复丝指向，达到理想方向。

Description

用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置及方法
技术领域
本发明涉及超精密玻璃加工技术领域，具体而言涉及用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置及方法。
背景技术
Wolter-I型聚焦镜具备有效面积大、角分辨率高等优势，但Wolter-I体积大、质量重，使得其在要求轻型的X射线探测应用上受到极大的限制，在X射线探测工程应用中完全不占优势。为解决传统X射线聚焦镜的质量问题，基于MPOS的超轻型聚焦镜应运而生，其基于单次反射原理，采用玻璃材料制作而成，在同等有效面积情况下可将质量降低两个数量级。
MPOS具有扇形外形、方形微孔结构呈辐射状排布，可大幅降低制作难度，通过对MPOS进行环形结构拼接，可实现大有效面积等需求，将X射线聚焦镜拓展到深空探测工程、民用辐射监测等应用领域。
MPOS偏置角(用于表征方形微孔与表面垂直程度)决定着其最终的使用性能(角分辨率及共焦性能)，而切片的精度、屏段内方形微孔将共同决定偏置角。为了满足MPOS最终的使用性能，需要控制不同屏段切片(如附图1所示)后的偏置角在一个较小的波动范围内。目前可通过控制高精度工装及测量工具使得斜切角控制在一个较小的范围内波动，但是无法保证多个屏段切片后的MPOS偏置角具有较高的一致性，尤其是扇形的微孔光学元件MPOS，MPOS拼接成环形微孔光学元件时，若偏置角不一致，则使得焦点分散而无法使用。
现有技术文献：
专利文献1：CN111285600A用于固定MPO屏段空间位置的定位装置、切片方法与切片检测装置
发明内容
本发明目的在于提供适用于解决MPOS偏置角一致性的切片辅助装置及方案，本方案可在MPOS切多次切片单片后进行多片切割使得不同屏段制作出的MPOS偏置角具有较高的一致性。
本发明提供用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，包括：
玻璃块，具有一个水平底面和用于承载MPOS屏段的承载面，所述承载面和MPOS屏段的接触面涂有胶水；
定位板，具有一个水平面，所述玻璃块的水平底面通过胶水粘接在所述定位板的水平面；
底座，位于所述定位板的下方，所述定位板与所述底座通过定位板一侧的水平轴铰接；
旋转台，设有夹具，用于将所述底座固定在所述旋转台上端面；
工作台，位于所述旋转台下方，所述旋转台与工作台沿竖直轴线转动连接；
其中，所述定位板远离水平轴的一侧设有贯穿定位板并能相对于其转动的X向螺旋测微头，X向螺旋测微头的另一端抵触到底座上，以改变定位板与底座之间的夹角；
所述工作台和旋转台上均设有沿径向方向的延伸部，所述工作台上的径向延伸部上设有Y向螺旋测微头，所述Y向螺旋测微头的一端抵触在旋转台上的径向延伸部上，使工作台和旋转台产生Y向偏转角。
本发明另外提出一种用于MPOS偏置角一致性的切片方法，使用上述的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，包括以下步骤：
MPOS屏段定位：将MPOS屏段通过一玻璃块粘结到定位板上；
MPOS屏段试验切割及校准：使用多线切割机进行单线切割，切取1片MPOS平板毛坯，处理成MPOS后进行X射线测试，获得偏置角方向，并以偏移量调整MPOS屏段空间姿态调整；直至MPOS偏置角满足技术要求；
MPOS屏段一致性切割：多线切割机由单线切割改成多线切割，一次完成切割任务，获得多个MPOS的偏置角一致的切片。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1a-1b是MPOS屏段和MPOS切片的结构示意图；
图2是本发明用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置的立体图；
图3是本发明用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置的剖视图；
图4是本发明用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置的俯视图；
图5是本发明实施例中定位板、底座和玻璃块的结构示意图；
图6是本发明实施例中定位板和底座的结构示意图；
图7是本发明实施例中底座的结构示意图；
图8是本发明实施例中旋转台的结构示意图；
图9是本发明定位板的结构示意图；
图10a-10b是本发明用于MPOS偏置角一致性的切片方法示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置及方法来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
由于目前可通过控制高精度工装及测量工具使得斜切角控制在一个较小的范围内波动，但是无法保证多个屏段切片后的MPOS偏置角具有较高的一致性，使得由多个MPOS拼接在一块使用的光学元件(如MPOS拼接成环形的光学元件)无法达到好的聚焦，本发明旨在实现能先获得一个切片来获得偏移量数据，再根据反馈反复调整直至偏置角满足需求，然后以该角度为基准一次性切割多片，以保证多片MPOS切片的偏置角高度一致。
结合图2-图4所示，本实施例中提供用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，由于复丝是方形的，具有在截面的宽度和长度两个方向的偏置角，因此需要能对复丝的宽度方向和长度方向进行微调，以不断的调整切割角度直至满足偏置角。
本实施例中，MPOS屏段100通过玻璃块1安装在定位板2上，定位板2下方有一个可沿X向翻转的底座3，底座3安装在旋转台4上，旋转台4和工作台5之间沿Y向旋转，使用X向螺旋测微头22和Y向螺旋测微头51可分别调整MPOS屏段100的X向偏转角和Y向偏转角，以实现根据实际偏移量数据来调整的目的。
结合图1所示，首先，要将MPOS屏段固定在一个基准面上，玻璃块1可随MPOS屏段一同被切割，因此采用玻璃块1作为承载部件。
具体的，玻璃块1具有一个水平底面和用于承载MPOS屏段100的弧形承载面，承载面和MPOS屏段的接触面涂有胶水，以将MPOS屏段100固定在玻璃块1上。
在可选的实施例中，玻璃块1的承载面也可以是平面，平面用于承载MPO屏段，或其他与MPO或MPOS屏段下端面贴合的任意形状的承载面。
进一步的，在玻璃块1的下方设置一个定位板2，具有一个上水平面，玻璃块1的水平底面通过胶水粘接在定位板2的上水平面上，形成一个初始基准角度。
再进一步的，如图5-6所示，在定位板2的下方设置底座3，定位板2与底座3通过定位板2一侧的水平轴铰接，能调整MPOS屏段的X向切角，其中，底座3上设有一个容纳水平轴的转座32，定位板2的一端设有连接在转座32两侧的支耳21，水平轴贯穿转座32连接在支耳21内侧。
具体的，定位板2远离水平轴的一侧设有贯穿定位板2并能相对于其转动的X向螺旋测微头22，X向螺旋测微头22的另一端抵触到底座3上，底座3上设有一个盲孔，盲孔中设有与X向螺旋测微头22底端接触的钢珠34，其中，钢珠34可以增加耐磨性。
进一步的，如图6所示，底座3和定位板2的两侧设有连杆31，连杆上有腰型槽，可以在底座3和定位板2改变好角度后，拧紧螺钉进行定位，保证角度固定可靠。
如此，当在X向的切角与目标偏置角有差距时，转动X向螺旋测微头22即可改变定位板2和底座3之间夹角，以校准MPOS屏段在X向的偏转角度，使其更接近于目标偏置角。
进一步的，底座3被安装在旋转台4上端面，如图9所示，旋转台4的上端面一侧设有一个台阶401，而另一侧设置一个与台阶401平行的平面402，夹具41安装在平面402上，底座3具有两侧与台阶401和夹具41平行的平面。
其中，夹具41为椭圆形的柱状，具有一个铰接点连接在平面402上，当夹具41由平面402转动至底座3的端平面时，与实现底座3的端面贴合，使底座3周向固定。
进一步的，工作台5位于旋转台4的下方，旋转台4与工作台5沿竖直轴线转动连接，以改变MPOS屏段的Y向切角。
具体的，如图3所示，旋转台4和工作台5之间设有轴承53，轴承53为推力滚子轴承，旋转台4和工作台5之间、位于轴承53的外侧设有密封圈54，旋转台4与工作台5通过推力滚子轴承进行装配使得旋转台4能围绕工作台5作y向旋转，同时工作台5能够承受一定范围内的压力，另外，旋转台4与工作台5之间使用了密封圈54进行密封，避免轴承53被潮湿的工作环境影响。
进一步的，如图2所示，为了能调整MPOS屏段Y向的偏转角，工作台5和旋转台4上均设有沿径向方向的延伸部，其中，旋转台4上沿径向方向的延伸部为角度定位杆42，工作台5上沿径向方向的延伸部为包围在角度定位杆42外侧的U型包围构件。
具体的，工作台5上的径向延伸部上(即U型包围构件的两侧向角度定位杆42方向延伸方向)设有Y向螺旋测微头51，Y向螺旋测微头51的一端抵触在旋转台4上的径向延伸部上，使工作台5和旋转台4产生Y向偏转角。
如此，当在Y向的切角与目标偏置角有差距时，转动Y向螺旋测微头51即可改变工作台5和旋转台4之间偏转角度，以校准MPOS屏段在Y向的偏转角度，使其更接近于目标偏置角。
具体的，为了将改变角度后的工作台5和旋转台4相对位置状态进行固定，工作台5上设有用于对旋转台4进行定位的Y向限位部件52，其中，Y向限位部件52是两个抵触块，分别在旋转台4的两侧，旋转台4的侧面也设有两个平面，抵触块可以在工作台5上的线性滑槽中滑动只合适的位置，然后使用螺钉压紧，抵触到旋转台4的侧面对旋转台4定位，保持Y向偏转角度可靠。
最后，将安装有旋转台4的工作台5搭载到升降柱6上，升降至多线切割机处进行切割。
结合以上实施例，通过控制X向螺旋测微头22的进程量细调控制定位板2与底座3的夹角，使得MPOS屏段沿着x轴旋转，通过控制Y向螺旋测微头51的进程量细调控制旋转台4与工作台5的夹角，使得MPOS屏段沿着y轴旋转，矫正MPOS屏段内复丝指向，达到理想方向。
本实施例提供另一种技术方案，利用上述方案中的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，将旋转台4安装到工作台5上通过，旋转台4通过推力滚子轴承进行连接，使得旋转台4能绕工作台5进行旋转，参照图2，安装有旋转台4的工作台5搭载到升降柱6上。
将MPOS屏段100粘结到玻璃块1上，将玻璃块1粘结到定位板2上，参照图5，并将定位板2连底座3同安装到旋转台4上，参照图2。
启动多线切割机进行单线切割，切取1片MPOS平板毛坯，处理成MPOS后进行X射线测试，判断偏置角方向并计算偏移量，调整MPOS屏段空间姿态调整，结合图10a-10b所示。
如此反复不断调整直至MPOS偏置角满足技术要求，由单线切割改成多线切割(多线切割机可实现单线切与多线切的切换，只需改变金刚石切割线的布置数量)，一次完成切割任务，此次多线切割后的MPOS的偏置角精度被认为一致(多线切割机的精度较高)。
如此反复调整每一段的MPOS屏段空间姿态，可保证不同屏段切割出的MPOS偏置角具有极高的一致，可满足卫星、天体探测器的使用需求。
在本实施例中，通过迭代的思想，单线切割MPOS屏段，通过X射线检测MPOS的偏置角，通过精密装置精调屏段的空间姿态直至MPOS偏置角满足技术，再使用多线切割屏段的技术方案，保证了可保证不同屏段切割出的MPOS偏置角具有极高的一致。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，其特征在于，包括：
玻璃块，具有一个水平底面和用于承载MPOS屏段的承载面，所述承载面和MPOS屏段的接触面涂有胶水；
定位板，具有一个水平面，所述玻璃块的水平底面通过胶水粘接在所述定位板的水平面；
底座，位于所述定位板的下方，所述定位板与所述底座通过定位板一侧的水平轴铰接；
旋转台，设有夹具，用于将所述底座固定在所述旋转台上端面；
工作台，位于所述旋转台下方，所述旋转台与工作台沿竖直轴线转动连接；
其中，所述定位板远离水平轴的一侧设有贯穿定位板并能相对于其转动的X向螺旋测微头，X向螺旋测微头的另一端抵触到底座上，以改变定位板与底座之间的夹角；
所述工作台和旋转台上均设有沿径向方向的延伸部，所述工作台上的径向延伸部上设有Y向螺旋测微头，所述Y向螺旋测微头的一端抵触在旋转台上的径向延伸部上，使工作台和旋转台产生Y向偏转角。
2.根据权利要求1所述的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，其特征在于，所述旋转台和工作台之间设有轴承，所述轴承为推力滚子轴承。
3.根据权利要求2所述的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，其特征在于，所述旋转台和工作台之间、位于所述轴承的外侧设有密封圈。
4.根据权利要求1所述的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，其特征在于，所述工作台上设有用于对所述旋转台相对于工作台的转动位置进行定位的Y向限位部件。
5.根据权利要求1所述的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，其特征在于，所述旋转台上设有用于固定底座的夹具。
6.根据权利要求1所述的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，其特征在于，所述底座和所述定位板的两侧设有连杆。
7.根据权利要求1所述的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，其特征在于，所述工作台上的径向延伸部被设置成分布在所述旋转台的径向延伸部的两侧，使所述Y向测微头能从两个方向抵触所述旋转台的径向延伸部。
8.根据权利要求1所述的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，其特征在于，所述底座上设有与所述X向测微头底端接触的钢珠。
9.一种用于MPOS偏置角一致性的切片方法，其特征在于，使用权利要求1-8任意一项所述的用于MPOS偏置角一致性的切片辅助装置，包括以下步骤：
MPOS屏段定位：将MPOS屏段通过一玻璃块粘结到定位板上；
MPOS屏段试验切割及校准：使用多线切割机进行单线切割，切取1片MPOS平板毛坯，处理成MPOS后进行X射线测试，获得偏置角方向，并以偏移量调整MPOS屏段空间姿态调整，直至MPOS偏置角满足技术要求；
MPOS屏段一致性切割：多线切割机由单线切割改成多线切割，一次完成切割任务，获得多个MPOS的偏置角一致的切片。
10.根据权利要求9所述的用于MPOS偏置角一致性的切片方法，其特征在于，在MPOS屏段试验切割及校准过程中，通过X向测微头和Y向测微头量化调整MPOS屏段空间姿态。
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