CN221065813U - 一种自定位抛光设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自定位抛光设备，涉及磁流变抛光技术领域。本实用新型包括视觉检测机构、三轴机构、抛光轮、放置治具和控制器，所述放置治具设置有定位槽，所述三轴机构与所述抛光轮或放置治具连接，所述抛光轮安装于所述放置治具上侧，所述视觉检测机构和三轴机构与所述控制器电连接，所述控制器根据视觉检测机构的检测信号控制所述三轴机构移动。本实用新型中的控制器根据视觉检测机构检测出的缺陷信息控制三轴机构，从而通过三轴机构控制精密元件或者抛光轮移动，实现抛光轮对精密元件的缺陷位置进行精确抛光打磨，减小抛光面积，缩短抛光时间，提高抛光效率。

Description

一种自定位抛光设备

技术领域

本实用新型属于磁流变抛光技术领域，特别是涉及一种自定位抛光设备。

背景技术

如光学镜片、光学玻璃、半导体晶圆等精密元件的精度很高，在精密元件表面因生产或损伤出现缺陷时，需要对精密元件表面进行抛光处理。精密元件的抛光精度要求高，在对精密元件进行抛光前，需要通过如视觉检测机构等高精度的检测设备对精密元件进行检测，检测出缺陷区域的深度，然后对精密元件进行抛光处理。在进行抛光时，根据视觉检测机构检测出的缺陷深度对精密元件进行抛光，抛光时磨除精密元件表面，将精密元件表面的高度与缺陷区域平齐，使精密元件表面的平整度达到要求，即可去除精密元件表面的缺陷。

然而，在进行抛光时，通常的抛光方式是对整个精密元件的表面进行抛光，使整个精密元件的表面都进行抛光加工。因为抛光面积为整个精密元件的一个面的面积，需要抛光的面积大，抛光的时间长，存在抛光效率低下的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自定位抛光设备，用于解决对精密元件抛光过程中需要抛光的面积大，抛光的时间长，存在抛光效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现的：

一种自定位抛光设备，包括视觉检测机构、三轴机构、抛光轮、放置治具和控制器，所述放置治具设置有定位槽，所述三轴机构与所述抛光轮或放置治具连接，所述抛光轮安装于所述放置治具上侧，所述视觉检测机构和三轴机构与所述控制器电连接，所述控制器根据视觉检测机构的检测信号控制所述三轴机构移动。

在本方案中，将精密元件放置到定位槽中，使精密元件相对于放置治具的位置固定。控制器根据视觉检测机构的检测结果控制三轴机构移动，从而控制放置治具或者抛光轮移动，使抛光轮与精密元件的缺陷位置接触，从而使抛光轮对精密元件上的缺陷位置进行抛光。抛光轮设置于放置治具上侧，在精密元件的缺陷位置移动至抛光轮下侧时，控制器控制三轴机构在竖直方向上移动，使抛光轮与缺陷位置接触，达到抛光缺陷位置的目的。本方案对精密元件的抛光面积与精密元件表面的缺陷面积对应，相比全面抛光的方式，抛光面积更小，抛光时间也就更短，抛光效率更高。

为进一步解决抛光精度低的问题，为此，所述三轴机构的精度为微米级。

在本方案中，可以直接采购市场上微米级高精度的三轴机构，以满足对精密元件的抛光要求。微米级精度三轴机构在移动放置治具或者抛光轮时，放置治具与抛光轮的移动精度也是微米级，从而精确控制抛光轮对精密元件的抛光精度。

为进一步解决抛光轮质量过大而造成三轴机构移动精度下降的问题，为此，所述三轴机构与所述放置治具连接。

在本方案中，三轴机构与放置治具连接，放置治具和精密元件重量的总和小于抛光轮，放置治具和精密元件的惯性小。并且放置治具本身不需要移动，而抛光轮在抛光时还需要转动，抛光轮的转动也会导致三轴机构的移动精度下降。因此从惯性和工作状态两个方面上，放置治具对三轴机构的移动精度影响更小，放置治具与三轴机构连接，能够确保抛光精度。

为进一步解决抛光轮精度低的问题，为此，所述抛光轮为磁流变抛光轮。

在本方案中，磁流变抛光轮的抛光精度可以达到微米级，能够确保对精密元件的抛光精度。

为进一步解决放置治具影响三轴机构精度的问题，为此，所述放置治具设置有三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器与所述控制器电连接，所述三轴加速度传感器用于反馈放置治具的移动距离。

在本方案中，三轴加速度传感器向控制器反馈放置治具的实际移动距离，控制器根据反馈信号对三轴机构进行调节，从而精确控制放置治具的移动精度，控制精密元件的移动精度。

为进一步解决视觉机构占据空间大的问题，为此，所述视觉检测机构包括第一平移机构、第二平移机构、相机和定位治具，所述第一平移机构与所述相机连接，所述定位治具与所述第二平移机构连接，所述第一平移机构与所述第二平移机构垂直，所述相机设置于所述定位治具上侧。

在本方案中，定位治具只沿第二平移机构的移动方向移动，定位治具与相机配合移动实现对定位治具上的精密元件进行检测，定位治具的移动范围小，使得视觉检测机构的占据空间小，便于三轴机构和抛光轮的布置安装。

为进一步解决相机移动拍摄精度下降的问题，为此，所述视觉检测机构包括第一平移机构、第二平移机构、相机和定位治具，所述第一平移机构与所述第二平移机构连接，所述定位治具与所述第一平移机构连接，所述第一平移机构与第二平移机构垂直，所述相机设置于所述定位治具上侧。

在本方案中，相机的位置固定不动，通过第一平移机构和第二平移机构组合移动定位治具的方式实现对精密元件的全面拍摄，使得相机的拍摄精度得到保证，确保相机的拍摄精度，便于控制器对相机拍摄的图像进行识别。

为进一步解决第一平移机构和第二平移机构移动精度低的问题，为此，所述第一平移机构和第二平移机构均包括丝杠和伺服电机，所述丝杠与伺服电机传动连接，所述丝杠与相机或定位治具传动连接。

在本方案中，伺服电机的转动量精确可控，而丝杠的传动精度高。伺服电机与丝杠组合，能够确保相机或者定位治具的移动精度，从而精确控制精密元件的移动。

为进一步解决精密元件上的缺陷位置定位精度低的问题，为此，所述伺服电机设置有信号输入端和信号输出端，所述伺服电机的信号输入端和信号输出端聚与控制器电连接。

在本方案中，控制器从伺服电机的反馈信号可以计算出相机拍摄的区域在精密元件上的位置，从而能够精确地获得精密元件上的缺陷位置，便于对精密元件的缺陷位置进行精确抛光。

为进一步解决伺服电机与丝杠传动精度低的问题，为此，所述丝杠与所述伺服电机通过联轴器或者齿轮组传动连接。

在本方案中，通过联轴器和齿轮组传动连接的方式，能够确保连接丝杠与伺服电机的传动精度，从而确保精密元件在缺陷检测时的移动精度，使得控制器能够精确对缺陷位置进行定位，从而提高抛光位置的准确性。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中的控制器根据视觉检测机构检测出的缺陷信息控制三轴机构，从而通过三轴机构控制精密元件或者抛光轮移动，实现抛光轮对精密元件的缺陷位置进行精确抛光打磨，减小抛光面积，缩短抛光时间，提高抛光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图；

图2为图1的主视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、机架；2、伺服电机；3、滑轨；4、定位治具；5、安装座；6、相机；7、丝杠；8、第一支架；9、定位槽；10、三轴机构；11、第二支架；13、滑块；14、抛光轮。

具体实施方式

下面结合附图，通过本实用新型实施例的具体实现方式，对本实用新型技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例一

请参阅图1所示，本实施例一提供一种自定位抛光设备，包括视觉检测机构、抛光机构和控制器，所述控制器与视觉检测机构和抛光机构电连接，所述控制器根据所述视觉检测机构的检测结果控制抛光机构的抛光范围，实现对精密元件表面缺陷位置的准确抛光。

所述视觉检测机构包括相机6、定位治具4、第一平移机构和第二平移机构，所述第一平移机构与所述相机6连接，所述第二平移机构与所述定位治具4连接。所述第一平移机构与所述第二平移机构垂直，使得相机6与所述定位治具4能够相对做平面运动，从而使相机6能够拍摄精密元件的整个表面。所述定位治具4也设置有定位槽9，所述定位槽9的形状与所述精密元件的形状适配。

所述相机6、第一平移机构和第二平移机构均与控制器电连接。所述相机6将拍摄的图像发送至控制器，所述控制器控制第一平移机构和第二平移机构移动。

所述第一平移机构和第二平移机构均包括滑轨3、滑块13、丝杠7和伺服电机2。所述滑块13与所述滑轨3可滑动连接，所述丝杠7与所述滑轨3平行设置，所述丝杠7与所述伺服电机2传动连接。所述伺服电机2与所述控制器电连接，由控制器控制伺服电机2的转动，所述伺服电机2同时将转动量反馈至控制器，控制器根据伺服电机2的反馈信号对伺服电机2进行调节，从而精确控制伺服电机2的转动量。

所述伺服电机2的输出轴与丝杠7通过联轴器或者齿轮组传动连接，联轴器或齿轮组的传动方式，能确保伺服电机2与丝杠7的传动精度，从而精确控制丝杠7的转动量。

所述定位治具4与所述丝杠7传动连接。例如，所述定位治具4开设有螺纹孔，所述丝杠7与螺纹孔传动配合。又例如，所述定位治具4固定有螺母副，所述丝杠7与螺母副传动配合。

所述相机6与所述丝杠7间接传动连接。所述相机6固定于安装座5，所述安装座5开设有螺纹孔，所述丝杠7与螺纹孔传动配合。或者，所述安装座5固定有螺母副，所述丝杠7与螺母副传动配合。

控制器、伺服电机2与丝杠7配合，通过精确控制丝杠7的转动量，能够准确控制安装座5和定位治具4的移动距离。控制器从伺服电机2得到反馈的转动量，得到定位治具4和相机6的位置，从而得到相机6拍摄的精密元件上对应的位置。控制器将相机6拍摄的图像与相机6在精密元件上拍摄的位置对应，从而确定精密元件上缺陷的位置。

所述抛光机构包括三轴机构10、放置治具和抛光轮14，所述放置治具安装于所述三轴机构10，所述抛光轮14设置于三轴机构10和放置治具上侧。所述放置治具设置有定位槽9，所述定位槽9的形状与精密元件的形状适配。通过三轴机构10可以调节放置治具的位置，从而调节精密元件的位置，使精密元件与抛光轮14接触，利用抛光轮14对精密元件表面进行抛光。

所述三轴机构10与所述控制器电连接，控制器控制三轴机构10的移动，从而控制放置治具的移动。采用三轴机构10能够通过升降的方式控制精密元件与抛光轮14的接触和分离，从而控制抛光轮14在精密元件上的抛光区域，实现对精密元件的局部抛光。

所述控制器根据相机6和两个伺服电机2得到的缺陷位置信息控制三轴机构10移动，从而使三轴机构10能够将精密元件的缺陷区域移动至抛光轮14下侧，再提高精密元件的高度，使精密元件的缺陷区域移动至抛光轮14处进行抛光，实现精确抛光，修复精密元件上的缺陷。

所述控制器为PLC或者PC机。

所述控制器还连接有显示器或指示灯。当相机6拍摄的图像中存在缺陷时，则显示器显示有缺陷，指示灯显示红色。当相机6拍摄的图像中没有缺陷时，则显示器显示没有缺陷，指示灯显示绿色。通过显示器或者指示灯指导，工作人员即可判断是否需要将精密元件移动至抛光机构进行抛光。

所述三轴机构10的精度为微米级，提高放置治具移动的精度，确保精密元件的缺陷位置与抛光轮14接触，提高了抛光精度。

所述放置治具设置有三轴加速度传感器，三轴加速度传感器与控制器电连接。三轴加速度传感器将放置治具的实际移动距离反馈至控制器，控制器根据三轴加速度传感器的信号对三轴机构10进行调节，从而提高放置治具的移动精度，提高抛光轮14对精密元件的抛光精度。

本实施例还包括机架1、第一支架8和第二支架11，所述第一支架8和第二支架11均固定于机架1。所述第一支架8的形状为门字型，所述第一平移机构安装于第一支架8。所述第二支架11为矩形框架结构，所述抛光轮14可转动地安装于第二支架11。抛光轮14的转动需要动力，因此第二支架11上可以安装驱动电机，驱动电机与抛光轮14传动连接，从而实现抛光轮14的转动抛光。

所述抛光轮14为磁流变抛光轮14，抛光精度为微米级，确保对精密元件的抛光精度。

在进行工作时，将精密元件放置至定位治具4的定位槽9内，放入后启动伺服电机2和相机6。伺服电机2驱动丝杠7转动，从而使安装座5移动。在安装座5移动时，携带相机6沿直线移动，从一个方向上对精密元件进行移动拍摄。在相机6从精密元件的一侧移动至另一侧后，另一个伺服电机2驱动丝杠7，使得定位治具4移动，调节精密元件的位置。定位治具4的移动方向与相机6的移动方向垂直，定位治具4的移动距离小于相机6的拍摄范围。在定位治具4停止后，用于驱动安装座5移动的伺服电机2反向转动，使相机6反向移动，再次对精密工装进行拍摄。以此往复，完成对精密元件表面的全面拍摄，从拍摄的图像中识别出精密元件表面的缺陷，控制器根据两个伺服电机2的转动量判断缺陷的位置。在缺陷检测完成后，从定位治具4上取下精密元件，并将精密元件放置到放置治具的定位槽9内。控制器根据缺陷检测机构检测的缺陷位置控制三轴机构10移动，从而使三轴机构10能够准确地将精密元件的缺陷位置移动至抛光轮14处，实现对精密元件表面的缺陷区域精确抛光。在抛光完成后，控制器控制三轴机构10移动，将放置治具移动至初始放置精密元件的位置，便于工作人员拿取。工作人员拿取抛光后的精密元件，清洗表面残渣后再次放置到定位治具4，使视觉检测机构再次对精密元件进行检测。若检测结果无缺陷，则工作人员将精密元件取出备用；若检测结果仍有缺陷，则再次将精密元件移动至放置治具，使抛光机构再次进行抛光。以此往复，即可完成对精密元件的抛光。

实施例二

本实施例二提供一种自定位抛光设备，与实施例一不同的是，本实施例二中的第一平移机构与第二平移机构连接，所述定位治具4与第一平移机构连接。第一平移机构与第二平移机构组合移动，使定位治具4能够进行平面移动。所述相机6固定于定位治具4上侧。通过移动定位治具4，从而使放置于定位治具4的精密元件相对于相机6做平面移动。在精密元件移动时，使相机6能够对精密元件表面的不同位置进行拍摄，从而对精密元件表面进行全面拍摄。

实施例三

本实施例三提供一种自定位抛光设备，与实施例一不同的是，所述三轴机构10与所述抛光轮14连接，所述放置治具设置于所述抛光轮14下侧。

在进行抛光时，控制器控制三轴机构10移动抛光轮14，从而使得抛光轮14相对于放置治具上的精密元件移动，抛光轮14在三轴机构10的作用下移动至精密元件的缺陷位置，实现对缺陷位置的抛光。

本实施例三适用于重量小的抛光轮14，使抛光轮14的移动精度能够达到微米级。

Claims (10)

1.一种自定位抛光设备，其特征在于：包括视觉检测机构、三轴机构(10)、抛光轮(14)、放置治具和控制器，所述放置治具设置有定位槽(9)，所述三轴机构(10)与所述抛光轮(14)或放置治具连接，所述抛光轮(14)安装于所述放置治具上侧，所述视觉检测机构和三轴机构(10)与所述控制器电连接，所述控制器根据视觉检测机构的检测信号控制所述三轴机构(10)移动。

2.根据权利要求1所述的一种自定位抛光设备，其特征在于：所述三轴机构(10)的精度为微米级。

3.根据权利要求1所述的一种自定位抛光设备，其特征在于：所述三轴机构(10)与所述放置治具连接。

4.根据权利要求1所述的一种自定位抛光设备，其特征在于：所述抛光轮(14)为磁流变抛光轮(14)。

5.根据权利要求3所述的一种自定位抛光设备，其特征在于：所述放置治具设置有三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器与所述控制器电连接，所述三轴加速度传感器用于反馈放置治具的移动距离。

6.根据权利要求1所述的一种自定位抛光设备，其特征在于：所述视觉检测机构包括第一平移机构、第二平移机构、相机(6)和定位治具(4)，所述第一平移机构与所述相机(6)连接，所述定位治具(4)与所述第二平移机构连接，所述第一平移机构与所述第二平移机构垂直，所述相机(6)设置于所述定位治具(4)上侧。

7.根据权利要求1所述的一种自定位抛光设备，其特征在于：所述视觉检测机构包括第一平移机构、第二平移机构、相机(6)和定位治具(4)，所述第一平移机构与所述第二平移机构连接，所述定位治具(4)与所述第一平移机构连接，所述第一平移机构与第二平移机构垂直，所述相机(6)设置于所述定位治具(4)上侧。

8.根据权利要求6或7所述的一种自定位抛光设备，其特征在于：所述第一平移机构和第二平移机构均包括丝杠(7)和伺服电机(2)，所述丝杠(7)与伺服电机(2)传动连接，所述丝杠(7)与相机(6)或定位治具(4)传动连接。

9.根据权利要求8所述的一种自定位抛光设备，其特征在于：所述伺服电机(2)设置有信号输入端和信号输出端，所述伺服电机(2)的信号输入端和信号输出端聚与控制器电连接。

10.根据权利要求8所述的一种自定位抛光设备，其特征在于：所述丝杠(7)与所述伺服电机(2)通过联轴器或者齿轮组传动连接。