CN114965141A - 一种抛光液浓度在线测量装置及抛光液供液系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抛光液浓度在线测量装置及抛光液供液系统，包括：采样皿，用于在线获取抛光液；升降机构，与采样皿相连，用于驱动采样皿升降；升降机构用于设置在抛光液容器内，以使采样皿能够浸入抛光液容器的液面下方；力传感器，连接于采样皿和升降机构之间；控制器，分别与升降机构和力传感器相连，控制器预先存储有采样皿的体积和水的密度，用于当升降机构将采样皿抬升至液面上方时，根据力传感器的检测信号、采样皿的体积和水的密度，计算得到抛光液的浓度。可实现抛光液浓度的在线测量，有利于对抛光工艺全过程进行抛光液浓度的实时在线监测，从而提高抛光质量与效率。
Description
技术领域
本发明涉及抛光液浓度检测技术领域，更具体地说，涉及一种抛光液浓度在线测量装置。此外，本发明还涉及一种包括上述抛光液浓度在线测量装置的抛光液供液系统。
背景技术
在惯性约束聚变研究领域，大型高功率激光装置具有重要应用，高功率激光装置在大口径光学元件数量、质量方面提出了接近制造极限水平的要求。
抛光液作为光学元件超精密抛光系统不可或缺的重要材料之一，它的参数直接影响光学元件的表面质量和加工效率，例如，抛光液的浓度参数与去除效率、表面划痕等密切相关，因此，对抛光液的浓度测量至关重要。
现有技术中，采用离线式测量方式，也即，人工定时取样后，对取样抛光液进行蒸发，然后，对蒸发后的固体颗粒进行称重，称重后计算获得抛光液浓度。
然而，这种离线式测量方式需要人工深度介入，人工提取抛光液并进行线下处理，操作繁琐，及时性差，给抛光液浓度的测量带来诸多不便。
综上所述，如何提供一种抛光液浓度在线测量装置，以实现对抛光液浓度的在线测量，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种抛光液浓度在线测量装置，可实现对抛光液浓度的在线测量。
本发明的另一目的是提供一种包括上述抛光液浓度在线测量装置的抛光液供液系统，可实现对抛光液浓度的实时在线监测。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抛光液浓度在线测量装置，包括：
采样皿，用于在线获取抛光液；
升降机构，与所述采样皿相连，用于驱动所述采样皿升降；所述升降机构用于设置在抛光液容器内，以使所述采样皿能够浸入所述抛光液容器的液面下方；
力传感器，连接于所述采样皿和所述升降机构之间；
控制器，分别与所述升降机构和所述力传感器相连，所述控制器预先存储有所述采样皿的体积和水的密度，用于当所述升降机构将所述采样皿抬升至液面上方时，根据所述力传感器的检测信号、所述采样皿的体积和水的密度，计算得到抛光液的浓度。
可选地，还包括：
温度传感器，设于所述采样皿的内部，用于检测所述采样皿获取的抛光液的温度，所述温度传感器与所述控制器相连；
所述控制器还预先存储有温度与水的密度之间的对应关系，所述控制器还用于根据所述温度传感器检测的温度值和所述对应关系，得到与所述温度值对应的水的密度。
可选地，所述升降机构包括：
丝杠轴，通过所述力传感器与所述采样皿相连；
丝母齿轮，与所述丝杠轴螺纹连接；
主动齿轮，与所述丝母齿轮啮合传动；
旋转驱动机构，分别与所述主动齿轮和所述控制器相连，用于驱动所述主动齿轮转动；
止转器，沿所述丝杠轴的升降方向与所述丝杠轴可相对滑动，沿所述丝杠轴的周向对所述丝杠轴进行限位。
可选地，还包括基座，所述丝母齿轮、所述旋转驱动机构和所述止转器均安装于所述基座，所述基座用于安装于所述抛光液容器内。
可选地，所述止转器和所述丝杠轴中的一者设有长槽，另一者设有伸入所述长槽内的凸起部。
可选地，所述丝杠轴通过滑动轴承与所述基座相连。
可选地，所述基座与所述采样皿之间连接有伸缩密封管，所述力传感器和所述丝杠轴分别位于所述伸缩密封管内，所述伸缩密封管的伸缩方向为所述采样皿的升降方向。
可选地，所述丝母齿轮的两端分别通过支撑轴承与所述基座相连。
可选地，所述基座包括：
座体，其顶部敞口，所述丝母齿轮、所述主动齿轮、所述旋转驱动机构和所述止转器均设于所述座体内部；
端盖，盖设于所述座体的顶部。
一种抛光液供液系统，包括抛光液容器，还包括上述任意一种抛光液浓度在线测量装置，所述抛光液浓度在线测量装置的升降机构设于所述抛光液容器内，以使所述抛光液浓度在线测量装置的采样皿浸入所述抛光液容器的液面下方。
本发明提供的抛光液浓度在线测量装置，使用时，该抛光液浓度在线测量装置安装于抛光液容器内，当需要测量抛光液浓度时，控制器控制升降机构动作，使升降机构驱动采样皿向上移动，从而使采样皿浮出液面，位于液面上方，此时，采样皿中盛满了抛光液，力传感器测量采样皿中盛满的抛光液的重量，并将该重量传送给控制器，控制器根据该重量、采样皿的体积和水的密度，可计算得到抛光液的浓度，实现抛光液浓度的在线测量。当一次采集完成，控制器控制升降机构动作，带动采样皿浸入抛光液容器的液面下方，并在液面以下使采样皿作快速的上下移动，从而将采样皿中原有的液体与抛光液容器中的其它液体充分混合，为下一次在线采样作准备。
可见，该抛光液浓度在线测量装置可直接应用到抛光液供液系统中，对抛光工艺全过程进行抛光液浓度的实时在线监测，从而提高抛光质量与效率。
本发明提供的抛光液供液系统，包括上述抛光液浓度在线测量装置，具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其它的附图。
图1为本发明具体实施例所提供的抛光液浓度在线测量装置的结构示意图。
图1中的附图标记如下：
1为采样皿、2为力传感器、3为温度传感器、41为丝杠轴、42为丝母齿轮、43为主动齿轮、44为旋转驱动机构、45为止转器、46为基座、461为座体、462为端盖、47为滑动轴承、48为伸缩密封管、49为支撑轴承。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种抛光液浓度在线测量装置，可实现对抛光液浓度的在线测量。本发明的另一核心是提供一种包括上述抛光液浓度在线测量装置的抛光液供液系统，可实现对抛光液浓度的实时在线监测。
请参考图1，为本发明具体实施例所提供的抛光液浓度在线测量装置的结构示意图。
本发明实施例提供一种抛光液浓度在线测量装置，包括采样皿1、升降机构、力传感器2和控制器；采样皿1用于在线获取抛光液；升降机构与采样皿1相连，用于驱动采样皿升降；升降机构用于设置在抛光液容器内，以使采样皿1能够浸入抛光液容器的液面下方；力传感器2连接于采样皿1和升降机构之间；控制器分别与升降机构和力传感器2相连，控制器预先存储有采样皿1的体积和水的密度，用于当升降机构将采样皿1抬升至液面上方时，根据力传感器2的检测信号、采样皿1的体积和水的密度，计算得到抛光液的浓度。
使用时，该抛光液浓度在线测量装置安装于抛光液容器内，当需要测量抛光液浓度时，控制器控制升降机构动作，使升降机构驱动采样皿1向上移动，从而使采样皿1浮出液面，位于液面上方，此时，采样皿1中盛满了抛光液，力传感器2测量采样皿1中盛满的抛光液的重量，并将该重量传送给控制器，控制器根据该重量、采样皿1的体积和水的密度，可计算得到抛光液的浓度。
可以理解的是，控制器根据采样皿1中抛光液的重量、采样皿1的体积和水的密度，计算得到抛光液浓度的方法，属于现有技术。具体地，定义采样皿1中抛光液的质量为m1，采样皿1的体积为V，水的密度为ρ0，若采样皿1中盛满未添加抛光物质的水时，采样皿1中水的质量为m0，由于抛光物质融入水后，体积几乎不变，因此，抛光液的浓度可按以下公式计算：
其中，采样皿1中抛光液的质量m1可根据力传感器2测得的采样皿1中盛满的抛光液的重量得到。
可以看出，本发明实施例将上述计算方法应用于控制器，并通过该抛光液浓度在线测量装置，即可实现抛光液浓度的在线测量。当一次采集完成，控制器控制升降机构动作，带动采样皿1浸入抛光液容器的液面下方，并在液面以下使采样皿1作快速的上下移动，从而将采样皿1中原有的液体与抛光液容器中的其它液体充分混合，为下一次在线采样作准备。也即，该抛光液浓度在线测量装置可直接应用到抛光液供液系统中，对抛光工艺全过程进行抛光液浓度的实时在线监测，从而提高抛光质量与效率。
另外，考虑到抛光液的温度不同时，对应水的密度不同，因此，为了实现密度补偿，在一些实施例中，抛光液浓度在线测量装置还包括温度传感器3，温度传感器3设于采样皿1的内部，用于检测采样皿1获取的抛光液的温度，温度传感器3与控制器相连，以将温度传感器3检测的温度值传送给控制器，控制器还预先存储有温度与水的密度之间的对应关系，控制器还用于根据温度传感器3检测的温度值和温度与水的密度之间的对应关系，得到与温度值对应的水的密度，以实现对水的密度的补偿，使得测量结果更准确。
需要说明的是，上述实施例对力传感器2分别与采样皿1和升降机构的具体连接方式不做限定，只要能够实现力传感器2分别与采样皿1和升降机构的连接即可。在一些实施例中，力传感器2分别通过螺纹连接与采样皿1和升降机构固定。
另外，上述实施例对温度传感器3的固定方式不做限定，在一些实施例中，温度传感器3粘贴于采样皿1的内壁。
需要说明的是，上述实施例对升降机构的具体结构不做限定，只要能够实现采样皿1的升降即可。
在一些实施例中，升降机构包括丝杠轴41、丝母齿轮42、主动齿轮43、旋转驱动机构44以及止转器45，丝杠轴41通过力传感器2与采样皿1相连；丝母齿轮42与丝杠轴41螺纹连接；主动齿轮43与丝母齿轮42啮合传动；旋转驱动机构44分别与主动齿轮43和控制器相连，用于驱动主动齿轮43转动；止转器45沿丝杠轴41的升降方向与丝杠轴41可相对滑动，沿丝杠轴41的周向对丝杠轴41进行限位，也即，止转器45对丝杠轴41进行转动限位，使得丝杠轴41仅升降，不转动。
当需要测量抛光液浓度时，控制器控制旋转驱动机构44旋转，使旋转驱动机构44带动主动齿轮43转动，主动齿轮43带动丝母齿轮42转动，从而使丝母齿轮42的内螺纹推动丝杠轴41向上直线移动，将采样皿1抬升。当一次采集完成，控制器控制旋转驱动机构44反向旋转，经过主动齿轮43、丝母齿轮42和丝杠轴41的传动，使采样皿1下降，沉入抛光液容器的液面下方；并通过控制旋转驱动机构44正反转，使采样皿1在液面以下作快速的上下移动，从而将采样皿1中原有的液体与抛光液容器中的其它液体充分混合。
在一些实施例中，旋转驱动机构44为伺服电机，主动齿轮43安装在伺服电机的输出轴上。
考虑到抛光液浓度在线测量装置安装的方便性，在一些实施例中，抛光液浓度在线测量装置还包括基座46，丝母齿轮42、旋转驱动机构44和止转器45均安装于基座46，基座46用于安装于抛光液容器内。也即，基座46起到安装并承载丝母齿轮42、旋转驱动机构44和止转器45的作用，同时，还起到固定整个抛光液浓度在线测量装置的作用。
另外，本实施例对止转器45与丝杠轴41之间的具体配合结构不做限定，只要能够使止转器45起到限位作用即可。在一些实施例中，止转器45和丝杠轴41中的一者设有长槽，另一者设有伸入长槽内的凸起部。可以理解的是，长槽具有一定的长度，以满足丝杠轴41升降行程需求，当丝杠轴41升降时，可使凸起部在长槽内滑动；另外，在凸起部和长槽的配合限位下，可防止丝杠轴41转动。
在一些实施例中，丝杠轴41设有长槽，止转器45设有用于伸入长槽内的凸起部。
考虑到丝杠轴41升降的平稳性，在一些实施例中，丝杠轴41通过滑动轴承47与基座46相连。也就是说，本实施例中，丝杠轴41不仅支撑于丝母齿轮42上，还通过滑动轴承47支承在基座46上，当丝杠轴41升降时，丝杠轴41相对滑动轴承47滑动，滑动轴承47可对丝杠轴41的升降运动进行导向，使丝杠轴41的运动平稳。
另外，为了避免力传感器2和丝杠轴41裸露在外，在一些实施例中，基座46与采样皿1之间连接有伸缩密封管48，力传感器2和丝杠轴41分别位于伸缩密封管48内，伸缩密封管48的伸缩方向为采样皿1的升降方向。也就是说，本实施例通过设置伸缩密封管48，实现力传感器2和丝杠轴41的密封，一方面对力传感器2具有一定的防护作用，另一方面，对丝杠轴41(运动部件)实现密封，确保丝杠轴41升降的可靠性。
在一些实施例中，伸缩密封管48的两端分别与采样皿1的底部和基座46粘接。
另外，考虑到丝母齿轮42转动的可靠性，在一些实施例中，丝母齿轮42的两端分别通过支撑轴承49与基座46相连，以确保丝母齿轮42的旋转运动。
另外，在上述各个实施例中，对基座46的具体结构不做限定。
为了实现对运动部件的密封，在一些实施例中，基座46包括座体461和端盖462，座体461的顶部敞口，丝母齿轮42、主动齿轮43、旋转驱动机构44和止转器45均设于座体461内部；端盖462盖设于座体461的顶部，以对丝母齿轮42、主动齿轮43、旋转驱动机构44和止转器45起到防护作用。
除了上述抛光液浓度在线测量装置，本发明还提供一种包括上述实施例公开的抛光液浓度在线测量装置的抛光液供液系统，该抛光液供液系统还包括抛光液容器，抛光液浓度在线测量装置的升降机构设于抛光液容器内，以使抛光液浓度在线测量装置的采样皿1浸入抛光液容器的液面下方，该抛光液供液系统的其它各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本实施例的重点在于，在抛光液供液系统的抛光液容器中应用上述任意一个实施例公开的抛光液浓度在线测量装置，实现对抛光工艺全过程进行抛光液浓度的实时在线监测，从而提高抛光质量与效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的抛光液浓度在线测量装置及抛光液供液系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种抛光液浓度在线测量装置，其特征在于，包括：
采样皿(1)，用于在线获取抛光液；
升降机构，与所述采样皿(1)相连，用于驱动所述采样皿(1)升降；所述升降机构用于设置在抛光液容器内，以使所述采样皿(1)能够浸入所述抛光液容器的液面下方；
力传感器(2)，连接于所述采样皿(1)和所述升降机构之间；
控制器，分别与所述升降机构和所述力传感器(2)相连，所述控制器预先存储有所述采样皿(1)的体积和水的密度，用于当所述升降机构将所述采样皿(1)抬升至液面上方时，根据所述力传感器(2)的检测信号、所述采样皿(1)的体积和水的密度，计算得到抛光液的浓度。
2.根据权利要求1所述的抛光液浓度在线测量装置，其特征在于，还包括：
温度传感器(3)，设于所述采样皿(1)的内部，用于检测所述采样皿(1)获取的抛光液的温度，所述温度传感器(3)与所述控制器相连；
所述控制器还预先存储有温度与水的密度之间的对应关系，所述控制器还用于根据所述温度传感器(3)检测的温度值和所述对应关系，得到与所述温度值对应的水的密度。
3.根据权利要求1或2所述的抛光液浓度在线测量装置，其特征在于，所述升降机构包括：
丝杠轴(41)，通过所述力传感器(2)与所述采样皿(1)相连；
丝母齿轮(42)，与所述丝杠轴(41)螺纹连接；
主动齿轮(43)，与所述丝母齿轮(42)啮合传动；
旋转驱动机构(44)，分别与所述主动齿轮(43)和所述控制器相连，用于驱动所述主动齿轮(43)转动；
止转器(45)，沿所述丝杠轴(41)的升降方向与所述丝杠轴(41)可相对滑动，沿所述丝杠轴(41)的周向对所述丝杠轴(41)进行限位。
4.根据权利要求3所述的抛光液浓度在线测量装置，其特征在于，还包括基座(46)，所述丝母齿轮(42)、所述旋转驱动机构(44)和所述止转器(45)均安装于所述基座(46)，所述基座(46)用于安装于所述抛光液容器内。
5.根据权利要求4所述的抛光液浓度在线测量装置，其特征在于，所述止转器(45)和所述丝杠轴(41)中的一者设有长槽，另一者设有伸入所述长槽内的凸起部。
6.根据权利要求4所述的抛光液浓度在线测量装置，其特征在于，所述丝杠轴(41)通过滑动轴承(47)与所述基座(46)相连。
7.根据权利要求6所述的抛光液浓度在线测量装置，其特征在于，所述基座(46)与所述采样皿(1)之间连接有伸缩密封管(48)，所述力传感器(2)和所述丝杠轴(41)分别位于所述伸缩密封管(48)内，所述伸缩密封管(48)的伸缩方向为所述采样皿(1)的升降方向。
8.根据权利要求4所述的抛光液浓度在线测量装置，其特征在于，所述丝母齿轮(42)的两端分别通过支撑轴承(49)与所述基座(46)相连。
9.根据权利要求4所述的抛光液浓度在线测量装置，其特征在于，所述基座(46)包括：
座体(461)，其顶部敞口，所述丝母齿轮(42)、所述主动齿轮(43)、所述旋转驱动机构(44)和所述止转器(45)均设于所述座体(461)内部；
端盖(462)，盖设于所述座体(461)的顶部。
10.一种抛光液供液系统，包括抛光液容器，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的抛光液浓度在线测量装置，所述抛光液浓度在线测量装置的升降机构设于所述抛光液容器内，以使所述抛光液浓度在线测量装置的采样皿(1)浸入所述抛光液容器的液面下方。
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- 2022-06-09 CN CN202210647288.6A patent/CN114965141A/zh active Pending
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