CN115972096A - 一种双面抛光设备去除量分布的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双面抛光设备去除量分布的控制方法，包括以下步骤：S1：准备工序：在双面抛光设备上录入指定去除量分布或设定均匀去除，设定加工时长；S2：装入元件开始加工，根据压力传感器收集到的抛光工作面的各点压力信息，拟合出元件上的压力分布；S3：根据S1的设定，计算正确的轨迹浓度分布；S4：根据计算所得的轨迹浓度分布，通过调整装置调节上抛光盘的在X、Y方向的摆动速度，使得元件表面的轨迹浓度符合计算结果；S5：按照设定的间隔时间，重复S2‑S4，直至加工时间结束，完成抛光过程。本发明能够在加工过程中根据采集的压力数据进行打磨进给速度的自动调整，有效解决无法对元件各个位置的去除量进行精准调控的问题。

Description

一种双面抛光设备去除量分布的控制方法

技术领域

本发明涉及光学原件抛光加工领域，特别涉及一种双面抛光设备去除量分布的控制方法。

背景技术

在平面光学元件抛光加工领域，双面抛光是一种常用的抛光方法，其可对元件的全口径进行抛光，效率较高，但难以实现对元件高点进行针对性的去除，能够加工出的平面度指标非常有限。

目前在对光学元件进行双面抛光时，通常通过上抛光盘给予元件压力，调节上下盘转速、元件进给速度等参数来实现不同的去除工艺，这种方法无法对元件各个位置的去除量进行精准调控，只能通过大量的加工实验总结经验，建立起去除量分布与工艺的联系，才能实现一定程度上控制双面抛光的去除量分布，但当上抛光盘表面的高低情况或元件自身面型产生变化后，元件表面所受到的压力分布将发生改变，抛光盘对元件的去除情况则会随之变化，使得实验总结出的去除量分布与工艺的联系不再适用，从而浪费大量的人力物力在工艺开发的过程中，影响双面抛光设备的生产效率。

因此有待于解决现有的双面抛光设备对于光学元件双面抛光加工过程，无法对元件各个位置的去除量进行精准调控的问题。

发明内容

本发明的目的是提供的一种双面抛光设备去除量分布的控制方法，利用分布式的压力传感器收集元件表面的压力分布情况，结合预先设定的目标去除量分布计算出元件的运动轨迹浓度分布，生成带有各点进给速度的加工程序，在任意抛光盘、元件面型情况下均能实现对去除量的精准控制，且在加工过程中可随着元件面型的微小变化在线调节，能够大幅提升光学元件抛光加工效率，准确地去除高点，提高双面抛光设备可加工出的平面度精度。

实现本发明目的的技术方案是：本发明包括以下步骤：

S1：准备工序：在双面抛光设备上录入指定去除量分布或设定均匀去除，设定加工时长；双面抛光设备的上抛光盘上设有用于收集抛光工作面上各点压力信息的压力传感器；上抛光盘的上抛光垫位于压力传感器和元件之间；

S2：装入元件开始加工，根据压力传感器收集到的抛光工作面的各点压力信息，拟合出元件上的压力分布；

S3：根据S1的设定，计算正确的轨迹浓度分布；

S4：根据计算所得的轨迹浓度分布，通过调整装置调节上抛光盘的在X、Y方向的摆动速度，使得元件表面的轨迹浓度符合计算结果；

S5：按照设定的间隔时间，重复S2-S4，直至加工时间结束，完成抛光过程；

其中步骤S1中的指定去除量分布由元件测得面型和目标面型相减所得；其中步骤S1中的均匀去除为使得元件上各点的去除量一致的设定。

其中步骤S5中间隔时间根据加工过程中元件面型、抛光垫高低情况的变化量进行调整，当压力较大、抛光液浓度高等因素使得去除效率大时，调节周期的间隔时间需缩短，当去除效率较小时，调节周期的间隔时间可以延长。

进一步，上述S2中的压力传感器为薄膜压力传感器；所述压力传感器分布于上抛光盘用于安装上抛光垫的安装座上，且位于安装座和上抛光垫之间。

进一步，上述压力传感器上分布设有多个用于检测压力的压敏电阻组；各压敏电阻组包括多个沿上抛光盘的转动轴线圆周均匀分布的压敏电阻；各压敏电阻组同轴设置；相邻两个压敏电阻组上的压敏电阻相互错开。其中各个压敏电阻组中两个相邻的两个压敏电阻的间隔角度为30°。相邻两个压敏电阻组上的压敏电阻相互错开的角度为15°。

进一步，上述步骤S2中通过压力传感器上各压敏电阻收集到的结果进行拟合运算，得到整个元件表面的压力分布情况。

进一步，上述步骤S3中若步骤S1的设定为均匀分布，则计算出的轨迹浓度分布为压力分布反向后的结果；若S1的设定为指定去除量分布，则计算出的轨迹浓度分布为指定去除量与压力分布的差值。

进一步，上述调节装置为可进行X方向和Y方向调节的XY两轴滑台；用于驱动上抛光盘的驱动装置固定安装在XY两轴滑台上，并在XY两轴滑台驱动下进行X方向和Y方向的摆动；调节上抛光盘在X方向上的摆动速度即可控制X方向上的实现轨迹重合度的轨迹浓度大小；调节上抛光盘在Y方向上的摆动速度即可控制Y方向上的实现轨迹重合度的轨迹浓度大小；其中移动速度越大轨迹浓度越小。

进一步，上述步骤S5中间隔时间不低于单次调节周期所需要的时间。

本发明具有积极的效果：本发明用于解决现有的双面抛光设备对于光学元件双面抛光加工过程，无法对元件各个位置的去除量进行精准调控的问题。通过设计一套去除量在线控制系统，利用分布式压力传感器采集到的抛光上盘与光学元件间的压力分布，根据设定的去除量分布计算出轨迹浓度分布，调节X、Y方向上的摆动速度，实现对去除量的精准控制，并可以在不中断、影响加工的情况下对抛光盘与元件之间的压力进行在线检测，实时对轨迹浓度分布进行调整以保持稳定的去除量分布，解决了双面抛光无法控制去除量的问题，可节省大量工艺开发的时间，并将双面抛光的加工精度提高至一个新的高度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明中工艺步骤图；

图2本发明中上抛光盘的结构示意图；

图3为本发明的抛光示意图；

图4为本发明中压力传感器的分布图；

图5为本发明中理想状态下，上抛光盘给到的压力分布图；

图6为本发明实施例中实际状态上，上抛光盘给到的压力分布图；

图7为本发明实施例在某时刻，上抛光盘给到原件的压力分布图；

图8为本发明实施例根据均匀去除时计算得到的轨迹浓度分布图；

图9为本发明实施例调节上抛光盘摆动速度示意图；

图10为本发明单次调节周期中，加工程序中各点的摆动速度。

具体实施方式

(实施例1)

参见图1，本发明包括以下步骤：

S1：准备工序：在双面抛光设备上设定均匀去除(因此方法路线按照图1中的均匀加工进行)，设定2h的加工时长，设定每15min执行一次调节周期(步骤S2-S4为一个调节周期)，设定上抛光盘1的下压力为200N。

其中双面抛光设备的上抛光盘1上设有用于收集抛光工作面上各点压力信息的压力传感器2；上抛光盘1的上抛光垫3位于压力传感器2和元件4之间；所述压力传感器2为薄膜压力传感器；所述压力传感器2分布于上抛光盘1用于安装上抛光垫3的安装座5上，且位于安装座5和上抛光垫之间。压力传感器2的电信号由集成电路中的无线传输模组(WLAN、蓝牙、NB-loT等)传输至双面抛光设备的数据处理单元中。

所述压力传感器2上分布设有多个用于检测压力的压敏电阻组；各压敏电阻组包括多个沿上抛光盘1的转动轴线圆周均匀分布的压敏电阻21；各压敏电阻组同轴设置；相邻两个压敏电阻组上的压敏电阻21相互错开。其中各个压敏电阻组中两个相邻的两个压敏电阻21的间隔角度为30°。相邻两个压敏电阻组上的压敏电阻21相互错开的角度为15°。

由于双面抛光设备为现有的设备，因此在此只对改进部分件进行描述，其他实现双面抛光的设备部分可参考现有技术。而改进部分可参考图2至图4。

S2：装入元件4开始加工，根据压力传感器2收集到的抛光工作面的各点压力信息，拟合出元件4上的压力分布；也就是压力传感器上各压敏电阻收集到的结果进行拟合运算，得到整个元件表面的压力分布情况，参见图7所示，其中A点的压力为193N，B点为181N。

S3：将压力分布转换为浓度分布并反向，得到轨迹浓度分布，参见图8。

S4：根据计算所得的轨迹浓度分布，通过调整装置6调节上抛光盘的在X、Y方向的摆动速度，使得元件表面的轨迹浓度符合计算结果；相当于将轨迹浓度分布转换为各点的摆动速度，参见图9和图10。如图9所示，S1段的摆动速度为1mm/s，S2段的摆动速度为0.8mm/s，S3段的摆动速度为0.5mm/s，S4段的摆动速度为0.2mm/s。如图10所示，C点在X方向和Y方向的摆动速度为(-1.6mm/s，1.7mm/s)；D点在X方向和Y方向的摆动速度为(0.4mm/s，0.4mm/s)。

其中调节装置6为可进行X方向和Y方向调节的XY两轴滑台；用于驱动上抛光盘1的驱动装置固定安装在XY两轴滑台上，并在XY两轴滑台驱动下进行X方向和Y方向的摆动；调节上抛光盘1在X方向上的摆动速度即可控制X方向上的实现轨迹重合度的轨迹浓度大小；调节上抛光盘1在Y方向上的摆动速度即可控制Y方向上的实现轨迹重合度的轨迹浓度大小；其中移动速度越大轨迹浓度越小，调节装置6可参见图2。

S5：每隔15min重复S2-S4，直至加工时间结束，完成抛光过程。

其中步骤S5中间隔时间根据加工过程中元件面型、抛光垫高低情况的变化量进行调整，当压力较大、抛光液浓度高等因素使得去除效率大时，调节周期的间隔时间需缩短，当去除效率较小时，调节周期的间隔时间延长。

(实施例2)

本发明中步骤S1中采用指定去除量分布的方式，指定去除量分布由元件测得面型和目标面型相减所得。参考图5和图6所示，将图6减去图5所得。其他步骤与实施例1相同。具体的方法路线按照图1中指定去除量分布进行。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双面抛光设备去除量分布的控制方法；其特征在于包括以下步骤：

S1：准备工序：在双面抛光设备上录入指定去除量分布或设定均匀去除，设定加工时长；双面抛光设备的上抛光盘上设有用于收集抛光工作面上各点压力信息的压力传感器；上抛光盘的上抛光垫位于压力传感器和元件之间；

S2：装入元件开始加工，根据压力传感器收集到的抛光工作面的各点压力信息，拟合出元件上的压力分布；

S3：根据S1的设定，计算正确的轨迹浓度分布；

S4：根据计算所得的轨迹浓度分布，通过调整装置调节上抛光盘的在X、Y方向的摆动速度，使得元件表面的轨迹浓度符合计算结果；

S5：按照设定的间隔时间，重复S2-S4，直至加工时间结束，完成抛光过程；

其中步骤S1中的指定去除量分布由元件测得面型和目标面型相减所得；其中步骤S1中的均匀去除为使得元件上各点的去除量一致的设定。

2.根据权利要求1所述的一种双面抛光设备去除量分布的控制方法，其特征在于：所述S2中的压力传感器为薄膜压力传感器；所述压力传感器分布于上抛光盘用于安装上抛光垫的安装座上，且位于安装座和上抛光垫之间。

3.根据权利要求2所述的一种双面抛光设备去除量分布的控制方法，其特征在于：所述压力传感器上分布设有多个用于检测压力的压敏电阻组；各压敏电阻组包括多个沿上抛光盘的转动轴线圆周均匀分布的压敏电阻；各压敏电阻组同轴设置；相邻两个压敏电阻组上的压敏电阻相互错开。

4.根据权利要求3所述的一种双面抛光设备去除量分布的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中通过压力传感器上各压敏电阻收集到的结果进行拟合运算，得到整个元件表面的压力分布情况。

5.根据权利要求1所述的一种双面抛光设备去除量分布的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中若步骤S1的设定为均匀分布，则计算出的轨迹浓度分布为压力分布反向后的结果；若S1的设定为指定去除量分布，则计算出的轨迹浓度分布为指定去除量与压力分布的差值。

6.根据权利要求1所述的一种双面抛光设备去除量分布的控制方法，其特征在于：所述调节装置为可进行X方向和Y方向调节的XY两轴滑台；用于驱动上抛光盘的驱动装置固定安装在XY两轴滑台上，并在XY两轴滑台驱动下进行X方向和Y方向的摆动；

调节上抛光盘在X方向上的摆动速度即可控制X方向上的实现轨迹重合度的轨迹浓度大小；调节上抛光盘在Y方向上的摆动速度即可控制Y方向上的实现轨迹重合度的轨迹浓度大小；其中移动速度越大轨迹浓度越小。

7.根据权利要求1所述的一种双面抛光设备去除量分布的控制方法，其特征在于：所述步骤S5中间隔时间不低于单次调节周期所需要的时间。

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