CN210719066U - 大型环拋机校正盘下表面平面度测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，该装置包括承载校正盘的转位台和位于转位台内部的测量模组。转位台自下而上是底座、万向球平台、测量狭缝、固定立柱、活动立柱和辅助轮。测量模组自下而上依次是万向轮、平台、水槽、龙门式框架、直线模组、激光位移传感器和触针位移传感器。本实用新型采用液平面作为参考基准，具有结构简单、测量准确、操作方便的特点，实现对大型环抛机校正盘下表面的平面度测量，以避免“大偏差”校正盘对抛光模的影响，有利于及时修正校正盘面形和保持抛光模面形稳定，提高加工效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学元件环抛加工的辅助装置，特别是一种环抛机校正盘下表面的平面度测量，属于光学元件的加工技术领域。
背景技术
环形抛光加工因其在全频谱、全局化平滑方面的控制优势，广泛应用于平面光学元件的加工。环抛加工通常是在由电机驱动的抛光盘上浇注抛光模，在抛光模上放置一个校正盘和一个或多个待加工元件，抛光模、校正盘和工件环分别以特定的角速度自转。校正盘通过对抛光模的面形作用，从而将校正盘面形复制传递至元件，从而得到全局平滑的平面元件，完成元件的抛光。
环抛加工中平面元件的面形收敛效率一定程度上取决于校正盘的面形精度，目前传统方法是通过改变校正盘的偏心距以调整校正盘对抛光模的压力分布，改变抛光模面形，实现对元件表面的均匀去除。当校正盘初始下表面面形较差或长时间磨损导致下表面面形较差时，会造成校正盘对抛光模的压力分布“失衡”和磨削不均匀，导致工艺人员对抛光过程中元件面形演变规律的认知错误，影响环抛加工的精度和效率。但是由于环抛机的校正盘的尺寸较大，特别是大型环抛机的校正盘直径约1.5-2米，重量约1吨，工作面朝下且难以搬运和翻转。传统的打表法和准直激光测量仪难以应用到大型环抛机校正盘下表面平面度的测量。
基于以上论述，如果能够实现大型环抛机校正盘下表面平面度的测量，定期监测校正盘下表面的面形变化，避免大尺寸校正盘的过度磨损，保持抛光模面形稳定，从而有效控制加工的元件面形，提高元件加工效率。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种大型环拋机校正盘下表面平面度测量装置及方法，利用该装置解决目前环抛机校正盘工作面朝下且难以搬运和翻转，传统设备仪器无法对校正盘下表面平面度进行直接测量的问题。
本实用新型采用液平面作为参考基准，具有结构简单、测量准确、安装和操作方便的特点，实现对大型环抛机校正盘下表面的平面度测量，有利于及时修正校正盘面形和保持抛光模面形稳定，提高加工效率。
本实用新型的技术解决方案如下：
一种大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，包括转位台和测量模组，该测量模组位于所述的转位台下方；
所述的转位台由底座、万向球承载台、固定立柱、活动立柱、辅助轮和测量狭缝构成，所述的万向球承载台固定于底座上，所述的万向球承载台的中部还开设有一条测量狭缝，在所述的万向球承载台上，以测量狭缝为镜像对称的两个顶角分别安装有固定立柱，在该万向球承载台上的另两个顶角分别安装有可拆卸的活动立柱，每个固定立柱和活动立柱的顶端均安装有一个可以沿立柱轴转动的辅助轮；
所述的测量模组包括万向轮组件、平台、水槽、龙门式框架、直线模组、连接板、激光位移传感器和触针位移传感器；所述的平台的底部四角分别安装有带锁止功能的万向轮组件，所述的平台的顶面固定有龙门式框架和水槽，所述的龙门式框架包括一根横跨平台台面的横梁和位于平台两侧的立柱，横梁侧面固定安装有已调水平的直线模组，连接板固定连接在直线模组的滑块上，该滑块由伺服电机和丝杠驱动，在所述的连接板上固定有激光位移传感器和触针位移传感器，且所述的激光位移传感器和触针位移传感器位于同一水平高度，该激光位移传感器的正下方为所述的水槽，该水槽内装有水，所述的激光位移传感器的探针垂直指向水，触针位移传感器的探针垂直向上穿过所述的测量狭缝。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的水槽通过隔振气垫放置于平台的顶面。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的万向球承载台的万向球顶点构成平面的高度误差不超过2um。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的直线模组的直线度误差不超过2um/m。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的测量狭缝、水槽的长度和直线模组的有效行程均大于校正盘的直径。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的平台和龙门式框架的材质均为大理石。
利用所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置进行校正盘下表面的平面度测量的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)取下两个活动立柱后，利用吊装机构将环抛机的校正盘移动至转位台上，将两个活动立柱固定在万向球承载台的两个顶角，使校正盘仅可在原位旋转；将测量模组移动至转位台内部，使触针位移传感器的探针完全插入测量狭缝且恰好完全接触校正盘的下表面；
2)待水槽的水充分静置后，启动直线模组，将连接块自校正盘直径的一个端点移动至另一个端点，设置连接板的移动速度为5-20mm/s，激光位移传感器和触针位移传感器的采样时间间隔为0.1-0.5s，在移动过程中，触针位移传感器的探针始终接触校正盘的下表面，激光位移传感器的探针始终指向水，记录激光位移传感器的读数p11、p12...p1n；记录触针位移传感器的读数q11、q12...q1n，其中n 为采样次数，计算校正盘下表面该条直径方向上的起伏变化a1i＝q1i-p1i，其中 1≤i≤n；
3)将校正盘旋转角度360°/N，N为校正盘的圆周等分份数，重复进行步骤2)，分别将校正盘下表面不同直径的平面度信息记为a2i,a3i,...aNi，其中 1≤i≤n；
4)当校正盘完成(N-1)次旋转后，通过a11...a1n,a21...a2n,...,aN1...aNn数据汇总计算得到的校正盘的下表面平面度信息，即完成校正盘下表面的平面度测量。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的校正盘的圆周等分份数N为8～12。
本实用新型的优点如下：
本实用新型用于解决大型环抛机的校正盘尺寸和重量较大且工作面朝下难以使用传统方法直接测量平面度的问题，采用液平面为基准，抗干扰性能好。
本实用新型的装置进行一次测量后，即完成校正盘一条直径方向上装置的系统安装误差和该方向校正盘起伏信息的采集，通过数据处理生成校正盘整个工作面的平面度信息，测量方便、迅速且精度较高。
附图说明
图1为本实用新型大型环拋机校正盘下表面平面度测量装置的结构示意图；
图2为本实用新型中承载校正盘的转位台的结构示意图；
图3为本实用新型中测量模组的结构示意图；
图4为本实用新型用于环拋机校正盘下表面平面度测量装置的使用状态图；
图中：1-转位台，11-驱动电机，12-壳体，13-滑块，14-丝杠，2-测量模组， 21-万向轮组件，22-平台，23-水槽，24-水，25-龙门式框架，31-直线模组，32- 连接板，33-激光位移传感器，34-触针位移传感器，4-校正盘
具体实施方式
图1为本实用新型大型环拋机校正盘下表面平面度测量装置的结构示意图；图2为本实用新型中承载校正盘的转位台的结构示意图；
如图所示，一种大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，包括转位台1和测量模组2，该测量模组2位于所述的转位台1下方；
所述的转位台1呈正方形，由底座11、万向球承载台12、固定立柱13、活动立柱14、辅助轮15和测量狭缝16构成，所述的万向球承载台12固定于底座 11上，所述的万向球承载台12的中部还开设有一条测量狭缝16，在所述的万向球承载台12上，以测量狭缝为16镜像对称的两个顶角分别安装有固定立柱13，在该万向球承载台12上的另两个顶角分别安装有可拆卸的活动立柱14，每个固定立柱13和活动立柱14的顶端均安装有一个可以沿立柱轴转动的辅助轮15；
所述的测量模组2包括万向轮组件21、平台22、水槽23、龙门式框架25、直线模组31、连接板32、激光位移传感器33和触针位移传感器34；所述的平台22的底部四角分别安装有带锁止功能的万向轮组件21，所述的平台22的顶面固定有龙门式框架25和水槽23，所述的龙门式框架25包括一根横跨平台台面的横梁和位于平台两侧的立柱，横梁侧面固定安装有已调水平的直线模组31，连接板32固定连接在直线模组31的滑块上，该滑块由伺服电机和丝杠驱动，在所述的连接板32上固定有激光位移传感器33和触针位移传感器34，且所述的激光位移传感器33和触针位移传感器34位于同一水平高度，该激光位移传感器 33的正下方为所述的水槽23，该水槽23内装有水24，所述的激光位移传感器 33的探针垂直指向水24，触针位移传感器34的探针垂直向上穿过所述的测量狭缝16。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的水槽 23通过隔振气垫放置于平台22的顶面。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的万向球承载台12的万向球顶点构成平面的高度误差不超过2um。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的直线模组31的直线度误差不超过2um/m。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的测量狭缝16、水槽23的长度和直线模组31的有效行程均大于校正盘的直径。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的平台 22和龙门式框架25的材质均为大理石。
所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的校正盘的圆周等分份数N为8～12。
参考图4所示，提供一个用于大尺寸环拋机校正盘下表面平面度测量装置的使用状态图，下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的变换范围。
1)取下两个将活动立柱14后，利用吊装机构将环抛机的校正盘移动至转位台1上，将两个活动立柱14固定在万向球承载台12的两个顶角，使校正盘仅可在原位旋转；将测量模组2移动至转位台1内部，使触针位移传感器34的探针完全插入测量狭缝16且恰好完全接触校正盘的下表面；
2)待水槽23的水24充分静置后，启动直线模组31，将连接块32自校正盘直径的一个端点移动至另一个端点，设置连接板的移动速度为5-20mm/s，激光位移传感器33和触针位移传感器34的采样时间间隔为0.1-0.5s，在移动过程中，触针位移传感器的探针始终接触校正盘的下表面，激光位移传感器的探针始终指向水24，记录激光位移传感器33的读数p11、p12...p1n；记录触针位移传感器 34的读数q11、q12...q1n，其中n为采样次数，计算校正盘下表面该条直径方向上的起伏变化a1i＝q1i-p1i，其中1≤i≤n；
3)将校正盘旋转角度360°/N，N为校正盘的圆周等分份数，重复进行步骤2)，分别将校正盘下表面不同直径的平面度信息记为a2i,a3i...aNi，其中 1≤i≤n；
4)当校正盘完成(N-1)次旋转后，通过a11...a1n,a21...a2n,...,aN1...aNn数据汇总计算得到的校正盘的下表面平面度信息，即完成校正盘下表面的平面度测量。
本实用新型采用液平面作为参考基准，具有结构简单、测量准确、安装和操作方便的特点，实现对大型环抛机校正盘下表面的平面度测量，有利于及时修正校正盘面形和保持抛光模面形稳定，提高加工效率。
Claims (6)
1.一种大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，包括转位台(1)和测量模组(2)，该测量模组(2)位于所述的转位台(1)下方；
所述的转位台(1)由底座(11)、万向球承载台(12)、固定立柱(13)、活动立柱(14)、辅助轮(15)和测量狭缝(16)构成，所述的万向球承载台(12)固定于底座(11)上，所述的万向球承载台(12)的中部还开设有一条测量狭缝(16)，在所述的万向球承载台(12)上，以测量狭缝(16) 为镜像对称的两个顶角分别安装有固定立柱(13)，在该万向球承载台(12)上的另两个顶角分别安装有可拆卸的活动立柱(14)，每个固定立柱(13)和活动立柱(14)的顶端均安装有一个可以沿立柱轴转动的辅助轮(15)；
所述的测量模组(2)包括万向轮组件(21)、平台(22)、水槽(23)、龙门式框架(25)、直线模组(31)、连接板(32)、激光位移传感器(33)和触针位移传感器(34)；所述的平台(22)的底部四角分别安装有带锁止功能的万向轮组件(21)，所述的平台(22)的顶面固定有龙门式框架(25)和水槽(23)，所述的龙门式框架(25)包括一根横跨平台台面的横梁和位于平台两侧的立柱，横梁侧面固定安装有已调水平的直线模组(31)，连接板(32)固定连接在直线模组(31)的滑块上，该滑块由伺服电机和丝杠驱动，在所述的连接板(32)上固定有激光位移传感器(33)和触针位移传感器(34)，且所述的激光位移传感器(33)和触针位移传感器(34)位于同一水平高度，该激光位移传感器(33)的正下方为所述的水槽(23)，该水槽(23)内装有水(24)，所述的激光位移传感器(33)的探针垂直指向水(24)，触针位移传感器(34)的探针垂直向上穿过所述的测量狭缝(16)。
2.根据权利要求1所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的水槽(23)通过隔振气垫放置于平台(22)的顶面。
3.根据权利要求1所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的万向球承载台(12)的万向球顶点构成平面的高度误差不超过2um。
4.根据权利要求1所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的直线模组(31)的直线度误差不超过2um/m。
5.根据权利要求4所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的测量狭缝(16)、水槽(23)的长度和直线模组(31)的有效行程均大于校正盘的直径。
6.根据权利要求1所述的大型环抛机校正盘下表面平面度测量装置，其特征在于，所述的平台(22)和龙门式框架(25)的材质均为大理石。
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Cited By (1)
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| CN110595400A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 大型环拋机校正盘下表面平面度测量装置及方法 |
| CN110595400B (zh) * | 2019-09-19 | 2024-04-12 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 大型环拋机校正盘下表面平面度测量装置及方法 |
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