CN117681084A - 抛光与原位检测装置及抛光加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学元件加工技术领域，涉及一种抛光与原位检测装置及抛光加工方法；装置包括工作台、抛光机构、原位检测装置及检测定位装置，检测定位装置设于工作台上；原位检测装置包括可翻转设在工作台上的检测支架、设在检测支架上的条纹显示装置及图像摄取装置，对工作台上的加工件进行检测时，原位检测装置能够翻转定位在检测定位装置上，条纹显示装置能够将显示的条纹反射至加工件，图像摄取装置用于摄取反射有条纹的加工件，以进行原位检测。本发明的抛光与原位检测装置，通过可翻转的设置及高精度的定位装置，可实现在同一加工件的加工检测迭代过程中快速的原位检测，极大地提高了加工检测的迭代速度，适用于光学元件的大规模批量化制造。

Description

抛光与原位检测装置及抛光加工方法

技术领域

本发明涉及光学元件加工的技术领域，具体提供一种抛光与原位检测装置及抛光加工方法。

背景技术

科学技术的不断发展，对各类光学系统的成像性能和质量提出了更高的要求，这对于仅使用球面、非球面光学元件的传统光学系统提出了巨大的挑战。自由曲面可以在不增加光学元件数量的前提下增加光学系统设计自由度，可以有效减少光学系统设计残差和光学元件数量，同时实现成像质量的改善和光学系统结构的简化，采用自由曲面光学元件，以其具有的非对称结构形式，提供灵活的空间布局、拓展优化自由度、提升轴外像差平衡能力、改善视场适应能力，逐渐成为必然趋势。

金属材料由于其具有良好的加工特性，依托现代的超精密机械加工技术，可以实现大口径、高陡度、高精度自由曲面光学元件的制造，并且，利用单点金刚石车削技术能够快速的获得满足高质量、高性能光学系统要求的光滑镜面，加工时间仅为玻璃反射镜磨削、研磨、抛光过程的几十分之一。此外，使用金属作为光学元件的基底，还具有表面质量较高、成本较低、适合批量化制造等优点。因此，金属基光学元件作为高效、高质量制造技术的代表，在激光通信、光学遥感、导航与制导、侦查与预警等诸多军民应用领域具有十分广泛的应用。自由曲面金属光学元件的广泛应用，对超精密先进制造技术、高精度光学检测技术都提出了更严苛的要求。

相关技术中，在先进制造方面，单点金刚石超精密车削法，常用于金属基光学元件的高精度加工。此方法加工出的光学元件虽面形精度很高，但是不可避免的由于金刚石刀具进给形成走刀痕迹，如图1所示，这种刀痕会引起可见光、紫外光的散射，影响光学系统性能。为去除刀痕的影响，需要对金刚石车削后的光学元件进行处理。常见去除刀痕的方式为使用公自转的沥青盘，对元件进行抛光处理。一方面，对于平面、球面、低陡度、小偏离量的非球面，沥青抛光膜具有很好的平滑效果。但对于高陡度、大偏离量的非球面，甚至自由曲面，常由于沥青来不及变形，产生不吻合的抛光痕迹，如图2所示，平滑效果并不好；另一方面，公自转的沥青盘，需带有一定的偏心，受机械结构的影响，公转速度通常很低，导致平滑效率较低，不适用于光学元件的大规模批量化制造。

光学检测方面，计算全息补偿元件，常用于非球面乃至自由曲面的高精度检测。此种方法虽检测精度较高，但也存在一定的缺点。一方面，计算全息补偿元件与待测面型是一一对应的，针对不同面型的光学元件，需要设计不同的计算全息补偿元件，这使得人工与补偿元件的制造成本呈指数型上升；另一方面，在同一光学元件加工检测迭代的过程中，计算全息补偿元件与待检光学元件均存在六个自由度，检测光路的调整十分复杂，严重依赖于操作人员经验，效率低下，也不适用于光学元件的大规模批量化制造。

因而，上述存在的技术问题亟待解决。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种抛光与原位检测装置及抛光加工方法。

本发明第一方面提供一种抛光与原位检测装置，其中，所述抛光与原位检测装置包括用于抛光与原位检测的工作台、抛光机构、原位检测装置及检测定位装置，其中：

所述检测定位装置设于所述工作台上；

所述原位检测装置包括可翻转设在所述工作台上的检测支架、设在所述检测支架上的条纹显示装置及图像摄取装置，对所述工作台上的加工件进行检测时，所述原位检测装置能够翻转定位在所述检测定位装置上，所述条纹显示装置能够将显示的条纹反射至所述加工件，所述图像摄取装置用于摄取反射有所述条纹的所述加工件，以进行原位检测。

优选的，所述原位检测装置还包括第一位置微调机构和第二位置微调机构，其中：

所述条纹显示装置通过所述第一位置微调机构设在所述检测支架上，所述第一位置微调机构能够调整所述条纹显示装置的俯仰与扭摆角度；

所述图像摄取装置通过所述第二位置微调机构设在所述检测支架上，所述第二位置微调机构能够调整所述图像摄取装置的XYZ三个方向的位移以及俯仰与扭摆角度。

优选的，所述检测定位装置包括间隔设于所述工作台上的第一定位模块和第二定位模块，所述原位检测装置包括设在所述检测支架上的第一定位杆和第二定位杆，其中：

所述第一定位模块和第二定位模块均设有高精度的多个定位球，所述第一定位杆的底部设有第一定位球，所述第二定位杆的底部设有第二定位球，在所述原位检测装置翻转定位在所述检测定位装置上时，所述第一定位杆的底部和所述第一定位模块的多个定位球配合定位，所述第二定位杆的底部和所述第二定位模块的多个定位球配合定位。

优选的，所述原位检测装置还包括连接于所述检测支架上的连接杆，所述工作台上还设有用于配合所述原位检测装置翻转的定位件，所述连接杆和所述定位件可翻转设置；

或者，所述抛光与原位检测装置还包括铰链机构，所述连接杆和所述定位件通过所述铰链机构实现可翻转。

优选的，所述抛光机构包括用于连接运动机构的连接装置和抛光装置，所述抛光装置包括抛光主轴和抛光磨头，其中：

所述抛光磨头内包裹有弹性支撑材料、外贴合有软性的抛光垫及贯穿设有用于抛光液传送至所述抛光垫的导流槽；

所述工作台用于放置且固定待加工的光学元件；

所述抛光主轴安装于所述连接装置上，通过外部的运动机构及所述抛光主轴的联动实现所述抛光磨头对所述工作台上的待加工的光学元件进行抛光加工。

优选的，所述抛光磨头包括装卡装置、抛光磨头主体以及装卡外壳，其中：

所述装卡装置和所述抛光磨头主体连接，所述装卡装置和/或所述抛光磨头主体内设有弹性安装空间，且所述装卡装置和所述抛光磨头主体之间通过对应的弹性安装空间设置有所述弹性支撑材料；

所述装卡外壳可拆卸套设于所述装卡装置和所述抛光磨头主体上。

优选的，至少所述抛光磨头主体的部分被配置为阶梯圆柱结构，包括依次连接的第一柱体、第二柱体和第三柱体，且所述第一柱体、所述第二柱体和所述第三柱体的外径依次减小，其中：

所述装卡装置内设有所述弹性安装空间，且所述装卡装置的底部被配置成能够穿设所述第三柱体且与所述第二柱体抵接，所述装卡外壳被配置成能够穿设所述装卡装置及所述抛光磨头主体，且所述装卡外壳的内腔与所述装卡装置的外壁和所述抛光磨头主体的外壁卡接；

所述抛光磨头主体和所述装卡装置还贯穿设有用于抛光液传送的导流槽，其中：

所述导流槽分为设在所述抛光磨头主体上用于输入抛光液的第一外径通道和与所述第一外径通道连通的圆梯台形通道，及设在所述装卡装置上与所述圆梯台形通道连通的第二外径通道，所述第一外径通道的直径大于所述第二外径通道的直径。

优选的，还包括多轴运动机构，所述多轴运动机构包括至少具有六个自由度的机器人，所述机器人用于驱动连接装置上的抛光主轴进行多轴运动。

本发明第二方面提供一种抛光加工方法，其中，所述抛光加工方法应用于如本发明第一方面任一项所述抛光与原位检测装置，其中，所述方法包括：

基于放置于所述工作台上的加工件，所述加工件包括待加工的光学元件，控制所述抛光机构对所述光学元件进行抛光；

在需要对抛光过的所述光学元件进行检测时，所述光学元件在加工位置上，将所述原位检测装置翻转至所述检测定位装置上，所述条纹显示装置将显示的条纹反射至所述光学元件上，所述图像摄取装置摄取反射有所述条纹的所述光学元件，以进行原位检测。

优选的，所述进行原位检测，包括：

确定所述光学元件是否满足预设参数，当所述光学元件未满足预设参数要求时，继续对所述光学元件进行抛光，直至所述光学元件满足所述预设参数要求。

与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

本发明提供的抛光与原位检测装置，包括用于抛光与原位检测的工作台、抛光机构、原位检测装置及检测定位装置，其中：检测定位装置设于工作台上；原位检测装置包括可翻转设在工作台上的检测支架、设在检测支架上的条纹显示装置及图像摄取装置，对工作台上的加工件进行检测时，原位检测装置能够翻转定位在检测定位装置上，条纹显示装置能够将显示的条纹反射至加工件，图像摄取装置用于摄取反射有条纹的加工件，以进行原位检测。本发明的抛光与原位检测装置，通过可翻转的设置及高精度的定位装置，可实现在对同一加工件如光学元件的加工检测迭代过程中，即可实现快速的原位检测，极大地提高了抛光加工及检测的迭代速度，适用于光学元件的大规模批量化制造。

本申请实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点在说明书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是根据本发明背景技术提到现有技术的金刚石单点车走刀痕迹检测图；

图2是根据本发明背景技术提到现有技术的磨盘不吻合产生的碎带误差实测图；

图3是根据本发明实施例提供的抛光磨头结构的剖面视图；

图4是根据本发明实施例提供的抛光磨头结构的爆炸视图；

图5是根据本发明实施例提供的抛光与原位检测装置在抛光加工过程的结构示意图；

图6是根据本发明实施例提供的抛光与原位检测装置在原位检测过程的结构示意图；

图7是根据本发明实施例提供的原位检测装置的一立体示意图；

图8是根据本发明实施例提供的抛光与原位检测装置抛光光学元件的刀痕痕迹检测图。

其中的附图标记包括：

10-工作台；

20-抛光机构；21-连接装置；22-抛光主轴；23-抛光磨头：

231-弹性支撑材料；232-抛光垫；233-导流槽；234-装卡装置；235-抛光磨头主体；236-装卡外壳；

30-原位检测装置；31-检测支架；32-条纹显示装置；33-图像摄取装置；34-第一位置微调机构；35-第二位置微调机构；36-第一定位杆；37-第二定位杆；38-连接杆；

40-检测定位装置；41-第一定位模块；42-第二定位模块；

50-定位件；

60-铰链机构；

70-多轴运动机构；

A-加工件。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

实施例1

本发明第一方面提供的一种抛光与原位检测装置，可以应用于光学系统的加工和检测中，光学系统可以采用金属材料制成；在一个应用场景中，该抛光与原位检测装置能够适用于大偏离量高陡度的非球面或者自由曲面光学元件，具体可以应用于如自由曲面金属镜的抛光加工及原位的检测，以使得无需移动加工件即可实现对加工件进行抛光及检测的迭代加工工艺，具体将通过以下的实施例进行说明。

本发明第一方面提供一种抛光与原位检测装置，包括用于抛光与原位检测的工作台10、抛光机构20、原位检测装置30及检测定位装置40，具体地，如图5-图7所示：

检测定位装置40设于工作台10上；

原位检测装置30包括可翻转设在工作台10上的检测支架31、设在检测支架31上的条纹显示装置32及图像摄取装置33，对工作台10上的加工件A进行检测时，原位检测装置30能够翻转定位在检测定位装置40上，以实现配合定位，条纹显示装置32能够将显示的条纹反射至加工件A，图像摄取装置33用于摄取反射有条纹的加工件A，以进行原位检测。

实际应用场景中，比如在需要对加工件A（该加工件A可以为如光学元件）进行原位检测时（即无需挪动加工件A位置实现在原加工位置上的检测），基于原位检测装置30和检测定位装置40均设于工作台上，具体而言，原位检测装置30可翻转设在工作台10上，如此可将原位检测装置30翻转定位于检测定位装置40上，使用检测支架31上的条纹显示装置32如显示屏显示等间隔的直条纹，直条纹经待测光学元件三维面型的调制会发生形变，形变后的条纹经图像摄取装置33如相机成像后，即可以从携带有三维面型信息的变形条纹中解调得到待测镜面的面形误差，从而实现原位检测。该种配置方式可不受待测光学元件面型的影响，平面、球面、非球面、自由曲面均适用。此外，若需针对不同面型的非球面/自由曲面光学元件实现更灵活的调整，该方式搭配具体的微调结构即可实现，则根据待测元件调整屏幕与相机的位置，即可实现不同面型光学元件的高精度检测，将在下面的实施例进行说明。

上述实施例的抛光与原位检测装置，通过原位检测装置30的可翻转设置及高精度的定位装置的配合，可实现在对同一加工件A如光学元件的抛光和检测的迭代加工过程中，即可实现对加工件A快速的原位检测，极大地提高了加工检测的迭代速度，适用于光学元件的大规模和批量化的制造。

在一个实施例中，如图7所示，原位检测装置30还包括第一位置微调机构34和第二位置微调机构35，其中：

条纹显示装置32通过第一位置微调机构34设在检测支架31上，该第一位置微调机构34可以配置为两轴精密调整机构，以使得第一位置微调机构34至少能够调整条纹显示装置32的俯仰与扭摆角度；

图像摄取装置33通过第二位置微调机构35设在检测支架31上，该第二位置微调机构35可以配置为五轴精密调整机构，以使得第二位置微调机构35至少能够调整图像摄取装置33的XYZ三个方向的位移以及俯仰与扭摆角度。

上述实施例中，通过对原位检测装置30对应配置的位置微调机构，如此可以使得针对平面、球面、非球面、自由曲面的光学元件均能够适用，如此则使得原位检测装置30可以不受待测光学元件面型的影响，提供应用的灵活性及适用性。

在一个实施例中，如图5和图6所示，检测定位装置40包括间隔设于工作台10上的第一定位模块41和第二定位模块42，原位检测装置30包括设在检测支架31上的第一定位杆36和第二定位杆37，其中：

第一定位模块41和第二定位模块42均设有高精度的多个定位球，示例性地，第一定位杆36的底部设有第一定位球，第二定位杆37的底部设有第二定位球，在原位检测装置30翻转定位在检测定位装置40上时，第一定位杆36的底部和第二定位杆37的底部分别与第一定位模块41和第二定位模块42对应的多个定位球配合定位，即第一定位杆36的底部与第一定位模块41对应的多个定位球配合定位，第二定位杆37的底部与第二定位模块42对应的多个定位球配合定位。

实际应用场景中，第一定位模块41和第二定位模块42对应均可以设置有3个高精度的定位球，以使得第一定位杆36的底部的第一定位球与第一定位模块41的3个高精度的定位球进行配合定位，第二定位杆37的底部的第二定位球与第二定位模块42的3个高精度的定位球进行配合定位，如此提高原位检测装置30在工作台10上的重复定位精度。

为了提高翻转定位的准确性，在一个实施例中，如图5和图6所示，原位检测装置30还包括连接于检测支架31上的连接杆38，工作台10上还设有用于配合原位检测装置30翻转的定位件50，该定位件可以理解为一个定位基准点，具体可以设置为定位杆或定位柱等，连接杆38和定位件50可翻转设置，即通过连接杆38和定位件50可翻转设置实现将原位检测装置30翻转设于工作台10上；

或者，为了进一步提高便于调整原位检测装置30的灵活性，在一个实施例中，还可以通过间接的方式实现，具体地，如图5和图6所示，抛光与原位检测装置还包括铰链机构60，连接杆38和定位件50通过铰链机构60实现可翻转。实际应用场景中，铰链机构60的一端可以与工作台10上的定位件50通过螺钉连接，铰链机构60的另一端可以与原位检测装置30的检测支架31上的连接杆38通过螺钉连接，定位装置包括的第一定位模块41和第二定位模块42与工作台10可以通过螺钉进行连接。

在一个实施例中，如图3-图7所示，抛光机构20包括用于连接运动机构的连接装置21和抛光装置，抛光装置包括抛光主轴22和抛光磨头23，其中：

抛光磨头23内包裹有弹性支撑材料231、外贴合有软性的抛光垫232及贯穿设有用于抛光液传送至抛光垫232的导流槽；

工作台10用于放置且固定待加工的光学元件；

抛光主轴22安装于连接装置21上，通过外部的运动机构及抛光主轴22的联动实现抛光磨头23对工作台10上的待加工的光学元件进行抛光加工。

实际应用场景中，连接装置21与运动机构可以通过螺钉连接，连接装置21可以与抛光主轴22通过螺钉进行连接，抛光主轴22可以与抛光磨头23的上端通过液压装置进行连接；弹性支撑材料231可以配置为具有弹性的填充材料等。具体地，填充材料可以为如硬质海绵，即可以将硬质海绵填充至装卡装置234的弹性安装空间内；可以理解，硬质海绵具有支撑性、透气性、回弹性好等优点，不仅拉力极大，而且长久不变形，还不易老化，且有耐水洗，如此能够明显减少抛光磨头23的维护保养周期，并降低人力频繁更换和材料成本；抛光垫232可以选用为如具有多微孔的材料，例如聚氨酯等软质材料，以使得不仅可以满足下面实施例提到抛光液及还能为抛光的颗粒提供微型存储空间。

上述实施例中抛光机构20的抛光磨头23，通过设置有弹性支撑材料231、外贴合有软性的抛光垫232及贯穿设有用于抛光液传送至抛光垫232的导流槽233，可以使得在使用该抛光磨头23对如自由曲面/非球面的金属镜进行抛光加工时，配置的支撑体还可以使得具有一定的缓冲，如此能够通过增大压力使得抛光磨头23弹性填充变形，从而保证抛光磨头23与待加工面紧密匹配接触，此外设置的导流槽还可使得在对待加工件A如自由曲面的金属镜进行抛光的加工中，通过在导流槽233添加抛光液，更有利用主轴的快速旋转实现光学元件的快速保形抛光，在一个测试的图像显示中，可以使得实现如图8所示的加工效果，可见，图8的PV值（峰谷）和RMS值（均方根）较于图1所示的相应对比值明显要有较大优势，及相应的加工痕迹也有明显的减弱，如此可见，抛光效果明显提升。

在一个实施例中，如图3和图4所示，抛光磨头23包括装卡装置234、抛光磨头主体235以及装卡外壳236，其中：

装卡装置234和抛光磨头主体235连接，装卡装置234和/或抛光磨头主体235内设有弹性安装空间，且装卡装置234和抛光磨头主体235之间通过对应的弹性安装空间设置有弹性支撑材料231；

装卡外壳236可拆卸套设于装卡装置234和抛光磨头主体235上。

上述实施例中的抛光磨头23配置成了可拆卸结构，可使得实现抛光磨头23的可拆卸安装，以使得便于更换相应的耗损部件，并使得相应的部件能够重复使用，减低物料的使用成本。

在一个实施例中，如图2和图3所示，至少抛光磨头主体235的部分被配置为阶梯圆柱结构，阶梯圆柱结构包括依次连接的第一柱体、第二柱体和第三柱体，且第一柱体、第二柱体和第三柱体的外径依次减小，其中：

装卡装置234内设有弹性安装空间，且装卡装置234的底部被配置成能够穿设第三柱体且与第二柱体抵接，装卡外壳236被配置成能够穿设装卡装置234及抛光磨头主体235，且装卡外壳236的内腔与装卡装置234的外壁和抛光磨头主体235的外壁卡接；

实际安装时，可通过将弹性支撑材料231安装在装卡装置234内设的弹性安装空间内，并将包裹有弹性支撑材料231的装卡装置234安装在抛光磨头主体235，而后将装卡外壳236对应套设在装卡装置234和抛光磨头主体235上。

上述实施例中，进一步公开了抛光磨头主体235、装卡装置234及装卡外壳236的结构，以使得实现抛光磨头23的可拆卸安装，提高抛光磨头23应用的灵活性及维护保养的便利性。

在一个实施例中，如图3和图4所示，抛光磨头主体235和装卡装置234还贯穿设有用于抛光液传送的导流槽233，其中：

导流槽233分为设在抛光磨头主体235上用于输入抛光液的第一外径通道和与第一外径通道连通的圆梯台形通道，及设在装卡装置234上与圆梯台形通道连通的第二外径通道，第一外径通道的直径大于第二外径通道的直径。

上述实施例中抛光磨头23的导流槽233设置了类似“漏斗倒置”或“打点滴吊瓶”的结构，实际利用了大气压和液体静压原理，使得抛光液在导流槽内有一定缓冲的效果，即通过在抛光磨头23的轴心设置了轴向的小区域贯通设计，有利于抛光液的流动和局部抛光温度的控制，更有利于实现金属镜的快速保形去刀痕抛光，以使得在对待加工件A如自由曲面的金属镜进行抛光的加工中，通过在导流槽233添加抛光液，更有利用主轴的快速旋转实现光学元件的快速保形抛光。

在一个实施例中，如图5和图6所示，还包括多轴运动机构70，多轴运动机构70包括至少具有六个自由度的机器人，即可以为包括六个自由度的机器人、七个自由度的机器人、八个自由度的机器人甚至更多个自由度的机器人，机器人用于驱动连接装置21上的抛光主轴22进行多轴运动。

上述实施例中的多轴运动机构70配置了至少具有六个自由度的机器人，相比于传统机床，配置的机器人具有更高的自由度，更小的占地面积等优点，因此，其适用于复杂非球面/自由曲面光学元件，以提高实际应用场景的适用性。

实施例2

本发明第二方面提供一种抛光加工方法，抛光加工方法应用于上述实施例1任一实施例中的抛光与原位检测装置，其中，方法包括：

S10：基于放置于工作台10上的加工件A，加工件A包括待加工的光学元件，控制抛光机构20对光学元件进行抛光；

S20：在需要对抛光过的光学元件进行检测时，光学元件在加工位置上（无需移动加工位置上的光学元件），将原位检测装置30翻转至检测定位装置40上，条纹显示装置32将显示的条纹反射至光学元件上，图像摄取装置33摄取反射有条纹的光学元件，以进行原位检测。

上述实施例中的抛光加工方法，基于上述实施例1中的抛光与原位检测装置，可以使得实现原位的抛光加工与检测，过程中无需移动光学元件，即可快速实现对加工件A进行抛光及检测的迭代工艺，极大地提高了加工检测的迭代速度，适用于光学元件的大规模批量化制造。

在一个实施例中，步骤S10，具体可以包括：

基于放置于工作台10上的待加工的光学元件，控制抛光装置的抛光磨头23对光学元件进行挤压抛光，并同时控制外部的抛光液输入至抛光磨头23的导流槽中。

上述实施例中的抛光方法，基于上述实施例的抛光装置，将待抛光光学元件置于工作台10上，连接装置21与机床/机械臂等运动机构的接口通过螺钉相连接，通过增大压力使得弹性填充变形，从而保证特制的抛光垫232待加工面紧密匹配接触，并通过在导流槽233添加抛光液，利用主轴的快速旋转实现光学元件的快速保形抛光。

在一个实施例中，上述实施例中的“控制抛光装置的抛光磨头23对光学元件进行挤压抛光”，具体包括：

控制抛光磨头23以800RPM-1200RPM的转速进行自转抛光。

相比于传统沥青抛光膜的公自转模式，抛光磨头23采取纯自转模式，实际运用中，基于抛光磨头23能够在800RPM~1200RPM的转速下进行工作，如此克服了公自转模式转速较低的缺点，极大地提升了抛光过程的平滑作用；此外，基于抛光磨头23轴向的小区域贯通设计，还有利于抛光液的流动和局部抛光温度的控制，如此使得利用上述抛光装置的抛光方法更有利于实现金属镜的快速保形去刀痕抛光，从而提高对光学元件的抛光效果。

在一个实施例中，在加工完成光学元件后或者需要对加工过程中的光学元件进行检测时，还可以通过实时检测，以确认抛光的效果是否达标，即进行原位检测的S20步骤，具体可以包括：

确定光学元件是否满足预设参数，当光学元件未满足预设参数要求时，继续对光学元件进行抛光，直至光学元件满足预设参数要求。

如此使得抛光和检测同步进行，进一步提高抛光效率。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抛光与原位检测装置，其特征在于，包括用于抛光与原位检测的工作台、抛光机构、原位检测装置及检测定位装置，其中：

所述检测定位装置设于所述工作台上；

所述原位检测装置包括可翻转设在所述工作台上的检测支架、设在所述检测支架上的条纹显示装置及图像摄取装置，对所述工作台上的加工件进行检测时，所述原位检测装置能够翻转定位在所述检测定位装置上，所述条纹显示装置能够将显示的条纹反射至所述加工件，所述图像摄取装置用于摄取反射有所述条纹的所述加工件，以进行原位检测。

2.根据权利要求1所述的抛光与原位检测装置，其特征在于，所述原位检测装置还包括第一位置微调机构和第二位置微调机构，其中：

所述条纹显示装置通过所述第一位置微调机构设在所述检测支架上，所述第一位置微调机构能够调整所述条纹显示装置的俯仰与扭摆角度；

所述图像摄取装置通过所述第二位置微调机构设在所述检测支架上，所述第二位置微调机构能够调整所述图像摄取装置的XYZ三个方向的位移以及俯仰与扭摆角度。

3.根据权利要求1所述的抛光与原位检测装置，其特征在于，所述检测定位装置包括间隔设于所述工作台上的第一定位模块和第二定位模块，所述原位检测装置包括设在所述检测支架上的第一定位杆和第二定位杆，其中：

所述第一定位模块和第二定位模块均设有高精度的多个定位球，所述第一定位杆的底部设有第一定位球，所述第二定位杆的底部设有第二定位球，在所述原位检测装置翻转定位在所述检测定位装置上时，所述第一定位杆的底部和所述第一定位模块的多个定位球配合定位，所述第二定位杆的底部和所述第二定位模块的多个定位球配合定位。

4.根据权利要求3所述的抛光与原位检测装置，其特征在于，所述原位检测装置还包括连接于所述检测支架上的连接杆，所述工作台上还设有用于配合所述原位检测装置翻转的定位件，所述连接杆和所述定位件可翻转设置；

或者，所述抛光与原位检测装置还包括铰链机构，所述连接杆和所述定位件通过所述铰链机构实现可翻转。

5.根据权利要求1-4任一项所述的抛光与原位检测装置，其特征在于，所述抛光机构包括用于连接运动机构的连接装置和抛光装置，所述抛光装置包括抛光主轴和抛光磨头，其中：

所述抛光磨头内包裹有弹性支撑材料、外贴合有软性的抛光垫及贯穿设有用于抛光液传送至所述抛光垫的导流槽；

所述工作台用于放置且固定待加工的光学元件；

所述抛光主轴安装于所述连接装置上，通过外部的运动机构及所述抛光主轴的联动实现所述抛光磨头对所述工作台上的待加工的光学元件进行抛光加工。

6.根据权利要求5所述的抛光与原位检测装置，其特征在于，所述抛光磨头包括装卡装置、抛光磨头主体以及装卡外壳，其中：

所述装卡装置和所述抛光磨头主体连接，所述装卡装置和/或所述抛光磨头主体内设有弹性安装空间，且所述装卡装置和所述抛光磨头主体之间通过对应的弹性安装空间设置有所述弹性支撑材料；

所述装卡外壳可拆卸套设于所述装卡装置和所述抛光磨头主体上。

7.根据权利要求6所述的抛光与原位检测装置，其特征在于，至少所述抛光磨头主体的部分被配置为阶梯圆柱结构，包括依次连接的第一柱体、第二柱体和第三柱体，且所述第一柱体、所述第二柱体和所述第三柱体的外径依次减小，其中：

所述装卡装置内设有所述弹性安装空间，且所述装卡装置的底部被配置成能够穿设所述第三柱体且与所述第二柱体抵接，所述装卡外壳被配置成能够穿设所述装卡装置及所述抛光磨头主体，且所述装卡外壳的内腔与所述装卡装置的外壁和所述抛光磨头主体的外壁卡接；

所述抛光磨头主体和所述装卡装置还贯穿设有用于抛光液传送的导流槽，其中：

所述导流槽分为设在所述抛光磨头主体上用于输入抛光液的第一外径通道和与所述第一外径通道连通的圆梯台形通道，及设在所述装卡装置上与所述圆梯台形通道连通的第二外径通道，所述第一外径通道的直径大于所述第二外径通道的直径。

8.根据权利要求1-4任一项所述的抛光与原位检测装置，其特征在于，还包括多轴运动机构，所述多轴运动机构包括至少具有六个自由度的机器人，所述机器人用于驱动连接装置上的抛光主轴进行多轴运动。

9.一种抛光加工方法，其特征在于，所述抛光加工方法应用于如权利要求1-8任一项所述抛光与原位检测装置，其中，所述方法包括：

基于放置于所述工作台上的加工件，所述加工件包括待加工的光学元件，控制所述抛光机构对所述光学元件进行抛光；

在需要对抛光过的所述光学元件进行检测时，所述光学元件在加工位置上，将所述原位检测装置翻转至所述检测定位装置上，所述条纹显示装置将显示的条纹反射至所述光学元件上，所述图像摄取装置摄取反射有所述条纹的所述光学元件，以进行原位检测。

10.根据权利要求9所述的抛光加工方法，其特征在于，所述进行原位检测，包括：

确定所述光学元件是否满足预设参数，当所述光学元件未满足预设参数要求时，继续对所述光学元件进行抛光，直至所述光学元件满足所述预设参数要求。