NL1018943C2 - Werkwijze en inrichting voor het polijsten van een werkstukoppervlak. - Google Patents

Werkwijze en inrichting voor het polijsten van een werkstukoppervlak. Download PDF

Info

Publication number
NL1018943C2
NL1018943C2 NL1018943A NL1018943A NL1018943C2 NL 1018943 C2 NL1018943 C2 NL 1018943C2 NL 1018943 A NL1018943 A NL 1018943A NL 1018943 A NL1018943 A NL 1018943A NL 1018943 C2 NL1018943 C2 NL 1018943C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
workpiece
workpiece surface
area
processing
polishing
Prior art date
Application number
NL1018943A
Other languages
English (en)
Inventor
Hedser Van Brug
Original Assignee
Tno
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tno filed Critical Tno
Priority to NL1018943A priority Critical patent/NL1018943C2/nl
Priority to DE60207586T priority patent/DE60207586T2/de
Priority to JP2003530467A priority patent/JP4672255B2/ja
Priority to US10/489,702 priority patent/US7121922B2/en
Priority to EP02760884A priority patent/EP1425135B1/en
Priority to PCT/NL2002/000590 priority patent/WO2003026846A1/en
Priority to AT02760884T priority patent/ATE310608T1/de
Application granted granted Critical
Publication of NL1018943C2 publication Critical patent/NL1018943C2/nl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/06Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor grinding of lenses, the tool or work being controlled by information-carrying means, e.g. patterns, punched tapes, magnetic tapes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/12Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

Titel: Werkwijze en inrichting voor het polijsten van een werkstukoppervlak.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bewerken van een werkstukoppervlak, waarbij een bewerkingsgebied van het werkstukoppervlak onder invloed van een polijstbewerking wordt bewerkt.
Een dergelijke werkwijze is algemeen bekend en wordt veelal 5 toegepast voor het polijsten van oppervlakken van optische componenten, zoals refractieve optische componenten, bijvoorbeeld lenzen of vensters, uit glas, quartz of BK7, en reflectieve optische componenten, zoals spiegels, uit metaal of keramiek. Bekende werkwijzen voor het polijsten zijn naast het slijpen met een slijpmal en slijppasta en andere, veelal materiaalafnemende, technieken, 10 zoals SPDT (single point diamond turning), CCP (computer controlled polishing), MRF (magnetorheologic finishing), FJP (fluid jet polishing) en EEM (Elastic Emission Machining), IBF (Ion Beam Figuring) en IBP (Ion Beam Polishing).
Een probleem dat optreedt bij de bekende bewerkingen is dat het 15 relatief tijdrovend is om een werkstuk te vervaardigen waarvan het oppervlak een zeer hoge vormnauwkeurigheid heeft. Dit wordt met name veroorzaakt doordat het veelal niet mogelijk is om tijdens de bewerking de vorm van het werkstuk te meten. In het bijzonder moet bij het vervaardigen van asferische optische oppervlakken de polijstbewerking in een iteratief proces telkens 20 worden onderbroken om het werkstuk in een aparte meetbewerking te meten. De meetbewerking vindt daarbij veelal plaats in een aparte meetomgeving, zodat het werkstuk telkens opnieuw moet worden opgespannen.
De uitvinding beoogt een werkwijze voor het bewerken van een werkstukoppervlak, in het bijzonder een optisch werkstukoppervlak, waarbij 25 met behoud van genoemde voordelen, genoemde nadelen kunnen worden vermeden.
1018943 2
Daartoe voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het bewerken van een werkstukoppervlak, waarbij een bewerkingsgebied van het werkstukoppervlak onder invloed van een polijstbewerking wordt bewerkt en waarbij tijdens de bewerking de verplaatsing van het bewerkingsgebied ten 5 opzichte van een star met het werkstukoppervlak gekoppeld referentiegebied wordt bewaakt door middel van interferometrie. Door tijdens de bewerking de verplaatsing van het bewerkingsgebied ten opzichte van een star met het werkstukoppervlak gekoppeld referentiegebied te bewaken door middel van interferometrie, kan de vormverandering van het werkstuk tijdens de 10 bewerking worden bewaakt en kan zonder veelvuldig in- en uitspannen van het werkstuk voor een apart afzonderlijke meetbewerking, een zeer hoge vormnauwkeurigheid van het oppervlak worden bereikt. De starre koppeling tussen het bewerkingsgebied en het referentiegebied draagt er daarbij zorg voor dat met interferometrie betrouwbaar kan worden gemeten, terwijl het 15 bewaken van slechts de relatieve beweging van een bewerkingsgebied ten opzichte van een referentiegebied het toepassen van interferometrie vergemakkelijkt.
Op voordelige wijze maakt het referentiegebied deel uit van het werkstukoppervlak. Het referentiegebied kan echter ook deel uitmaken van 20 een ander star met het werkstukoppervlak gekoppeld lichaam, zoals een op sp aninrichting.
De verplaatsing van het bewerkingsgebied kan daarbij worden bewaakt door één punt van het werkstukoppervlak te volgen, maar kan ook worden bewaakt door meerdere punten van het bewerkingsgebied te volgen.
25 Uiteraard kunnen ook buiten het bewerkingsgebied gelegen delen van het werkstukoppervlak worden afgescand om bijvoorbeeld de vervorming van het gehele werkstuk te kunnen monitoren. In een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding is het werkstuk daarbij tijdens de bewerking stationair opgesteld en is het bewerkingsgebied een relatief klein deel van het werkstukoppervlak 30 dat zich tijdens de bewerking in hoofdzaak dwars op het werkstukoppervlak 1018943 ' 3 beweegt. Een dergelijke bewerking kan zeer goed worden uitgevoerd door een stationair opgesteld werkstuk met behulp van waterstraalpolijsten lokaal te bewerken en een bundel laserlicht met een doorsnede die tenminste even groot is als de doorsnede van het met de op het werkstukoppervlak invallende 5 waterstraal corresponderende bewerkingsgebied, via het bewerkingsgebied te reflecteren op een lichtgevoelig pixelarray, zoals een CCD, met een doorsnede die correspondeert met die van de gereflecteerde bundel. Uiteraard is het ook mogelijk dat het bewerkingsgebied zich tijdens de bewerking over het werkstukoppervlak beweegt, zoals bij een draai- of freesbewerking. In een 10 dergelijk geval kan bijvoorbeeld elke omwenteling van het werkstuk, de verplaatsing van het bewerkingsgebied ten opzichte van het referentiegebied worden gemeten.
Op voordelige wijze wordt bij toepassing van de interferometrie van twee coherente lichtbundels een eerste lichtbundel op het bewerkingsgebied 15 gereflecteerd en wordt een tweede lichtbundel op het referentiegebied gereflecteerd.
Op voordelige wijze worden de bundels na reflectie gecombineerd en wordt het faseverschil tussen de interfererende bundels gemeten en wordt uit opeenvolgende meting de verandering van het faseverschil tussen de 20 interfererende bundels van de opeenvolgende metingen vastgesteld en wordt aan de hand daarvan de verplaatsing van het bewerkingsgebied ten opzichte van het referentiegebied bepaald.
Op zeer voordelige wijze wordt het tijdsinterval tussen opeenvolgende metingen zó gekozen, dat de verandering van het faseverschil tussen de 25 interfererende bundels inligt tussen -π en π. Op deze wijze kan de verandering van het faseverschil tussen de bundels als functie van de tijd gevolgd worden zonder zogenoemde 2 tt dubbelzinnigheden, zodat de verplaatsing van het bewerkingsgebied direct uit het faseverschil kan worden afgeleid. Door de tussen twee opeenvolgende metingen bepaalde 30 verplaatsingen van het bewerkingsgebied te sommeren, kan zo de totale ΐ 0 1. /? .9 4 3 ' 4 relatieve verplaatsing van het bewerkingsgebied ten opzichte van het referentiegebied nauwkeurig worden gemonitord.
De polijstbewerking is bij voorkeur een materiaalafnemende bewerking, zoals SPDT, CCP, MRF, FJP, IBF en IBP.
5 Op voordelige wijze wordt het werkstukoppervlak ten behoeve van de interferometric althans nabij het bewerkingsgebied voorafgaand aan metingen vrijgemaakt van vervuiling die valse reflecties kan veroorzaken, zoals spanen of slijpvloeistof. Op voordelige wijze wordt het werkstukoppervlak daarbij althans nabij het bewerkingsgebied met behulp van perslucht schoongeblazen. jq Op voordelige wijze kan, wanneer het werkstuk transparant is, althans de eerste lichtbundel door het werkstuk heen op de aan het werkstuk grenzende zijde van het bewerkingsgebied worden gereflecteerd. Hierdoor kan niet alleen worden bereikt dat de bewaking van de verplaatsing van het werkstukoppervlak niet wordt gehinderd door het polijstgereedschap en 15 derhalve continu kan plaatsvinden, maar ook dat de met de interferometrie verband houdende componenten op eenvoudige wijze van het gebied waarin de bewerking plaatsvindt worden afgeschermd door middel van een nabij het bewerkingsgebied op het werkstukoppervlak aansluitende afscherming.
Op voordelige wijze wordt daarbij tenminste één der bundels naar de 20 aan het werkstuk grenzende zijde van het werkstukoppervlak geleid via een aan het werkstukoppervlak grenzend fluïdum met een brekingsindex die in hoofdzaak gelijk is aan het werkstukmateriaal. Met behulp van een dergelijke "matching fluid" kan worden bereikt dat de bundel in hoofdzaak rechtdoorgaand vanuit het fluïdum in het werkstuk binnentreedt. Bij voorkeur 25 valt de eerste lichtbundel op de aan de werkstukgrenzende zijde van het bewerkingsgebied in onder een hoek α die groter is dan de grenshoek voor totale interne reflectie. Op deze wijze kan de hoeveelheid op het bewerkingsgebied gereflecteerd licht maximaal zijn en kan worden tegengegaan dat door het werkstukoppervlak heen tredend licht wordt 30 teruggereflecteerd en storing veroorzaakt.
1018943 5
De uitvinding heeft voorts betrekking op een bewerkingsmachine, omvattende een polijstgereedschap en een meetgereedschap, waarbij het meetgereedschap een interferometer omvat. Het polijstgereedschap kan daarbij in hoofdzaak vormvast zijn uitgevoerd, zoals een diamantgereedschap voor 5 SPDT of polijstpad voor CCP, maar kan ook een fluïdum omvatten, zoals bij MRF en FJP.
Verdere voordelige uitvoeringen van de uitvinding zijn weergegeven in de volgconclusies.
Opgemerkt wordt dat, binnen de context van deze aanvrage onder een 10 polijstbewerking tenminste een al of niet materiaalafnemende oppervlaktebewerking dient te worden verstaan, waarbij de aanvangsgesteldheid van het oppervlak zodanig is dat licht op een voor interferometrie geschikte wijze op het oppervlak kan worden gereflecteerd.
Opgemerkt wordt voorts dat, binnen deze context onder het tijdens de 15 bewerking (continu) bewaken van de verplaatsing van het bewerkingsgebied niet alleen dient te worden verstaan het monitoren van de verplaatsing terwijl het werkstukoppervlak wordt bewerkt, maar ook het (intermitterend) bewaken van de verplaatsing tussen perioden waarin het oppervlak wordt bewerkt, waarbij het werkstuk op de machine blijft opgespannen.
20 Opgemerkt wordt verder dat binnen deze context onder ten opzichte van elkaar coherente lichtbundels dient te worden verstaan dat ertussen de lichtbundels vóór reflectie op het bewerkingsgebied cq. referentiegebied voor wat betreft hun golffront een bekende, vaste relatie bestaat en dat in de fase als functie van de tijd geen sprongen optreden. Dergelijke ten opzichte van 25 elkaar coherente lichtbundels kunnen op eenvoudige wijze worden verkregen door splitsing van een enkelvoudige coherente lichtbundel door amplitude-of golffrontdeling.
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld dat in een tekening is weergegeven. In de figuur toont: 1018943 6 fig. 1 een schematisch perspectivisch aanzicht van een bewerkingsmachine volgens de uitvinding; fig. 2 een schematisch zij-aanzicht van de werkstuktafel van fig. 1, fig. 3 een schematisch onderaanzicht van de werkstuktafel van 5 fig. 2; en fig. 4 een schematische doorsnede van een werkstuk met bewerkingsgebied.
Opgemerkt wordt dat de figuren slechts een schematische weergave betreffen van een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding. In de figuren 10 zijn gelijke of corresponderende onderdelen met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven.
Hoewel in het hiernavolgende voorbeeld de polijstbewerking wordt uitgevoerd met behulp van een waterstraalpolijstinrichtmg, zal het de vakman duidelijk zijn dat de uitvinding op analoge wijze kan worden uitgevoerd in 15 combinatie met een andersoortige al of niet materiaalafnemende polijstbewerking.
De techniek van het waterstraalpolijsten is algemeen bekend en is onder meer beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 1007589 ten name van de Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk 20 onderzoek-TNO te Delft, Nederland. De in dit uitvoeringsvoorbeeld beschreven interferometrische techniek is de vakman bekend als TPU (Temporal Phase Unwrapping)
Refererend aan de figuren 1-3 is daarin getoond een bewerkingsmachine 1 met een polijstgereedschap, uitgevoerd als een 25 waterstraalpolijstinrichtmg 2 en een meetgereedschap, uitgevoerd als een laserinterferometer 3. De bewerkingsmachine 1 omvat voorts een werkstuktafel 4 waarop een werkstuk 5 uit BK7 is opgespannen dat met behulp van een straal slijpvloeistof 6 die uit een spuitmond van de waterstraalpolijstinrichtmg 2 uittreedt, kan worden bewerkt. De 30 slijpvloeistof omvat bijvoorbeeld een slurrie van 90 volumeprocent water en 1018943 ' 7 10 volumeprocent siliciumcarbidedeeltjes, elk met een diameter van circa 20 μιη die via een spuitmondstuk met een cilindrische boring van circa 1 millimeter en een lengte van circa 15 millimeter vanaf een afstand van circa 10 cm onder een druk van circa 5 bar onder een scherpe hoek op het 5 werkstuk 5 wordt gespoten, zodat een ellipsvormig bewerkingsgebied 7 wordt gevormd op het werkstukoppervlak 8. De werkstuktafel 4 en de waterstraalinrichting 2 zijn ten opzichte van elkaar verplaatsbaar opgesteld met behulp van een niet-weergegeven tafel- en/of mondstukbesturingsmechanisme dat numeriek door een centrale 10 verwerkingseenheid 9 wordt bestuurd, zodat het bewerkingsgebied 7 over het werkstukoppervlak 8 kan worden verplaatst. De centrale verwerkingseenheid 9 is voorts gekoppeld met de laserinterferometer 3.
De laserinterferometer 3 omvat een in de figuur niet weergegeven laserbron waarvan de lichtbundel via een lichtgeleider 10 naar een 15 splitsblok 10A wordt gevoerd waar de laserbundel wordt gesplitst in twee onderling coherente lichtbundels, te weten een eerste bundel 11 die als meetbundel op het bewerkingsgebied 7 van het werkstukoppervlak wordt gereflecteerd en een tweede lichtbundel 12 die via een spiegel 10B als referentiebundel op een referentiegebied op het werkstukoppervlak 8 wordt 20 gereflecteerd. Het splitsblok 10A en de spiegel 10B vormen daarbij de middelen voor het afgeven van respectievelijk de eerste bundel 11 en de tweede bundel 12. Doordat het werkstuk is uitgevoerd uit star materiaal (BK7), is het bewerkingsgebied 7 star gekoppeld met het referentiegebied 13.
25 De componenten van de laserinterferometer 3 zijn star gekoppeld met een opspaninrichting 14 waarin het werkstuk 5 star is gefixeerd. De middelen 10A voor het afgeven van de meetbundel 11 kunnen transleerbaar en/of roteerbaar ten opzichte van de opspaninrichting 14 zijn opgesteld, zodat het bewerkingsgebied 7 met de meetbundel 11 kan worden gevolgd 30 wanneer het over het werkstukoppervlak 8 wordt verplaatst. Dit is omwille 1018943 8 van de overzichtelijkheid in de figuur niet getoond. De laserinterferometer 3 omvat voorts een tweetal focuseerlenzen 16, 17 om de gereflecteerde meetbundel 11 en de gereflecteerde referentiebundel 12 te focusseren.
Voorts is in de baan van de gereflecteerde meetbundel 11B een half 5 lambda retardatie plaatje opgenomen om de polarisatierichting van het gereflecteerde licht van de meetbundel 11B ten opzichte van het licht in de gereflecteerde referentiebundel 12B over 90° te draaien. In de baan van de gereflecteerde meetbundel 11B is voorts een spiegel 18 aangebracht waarmee de gereflecteerde meetbundel 11B naar een combinatie-element 19 10 kan worden geleid waarin de gesplitste bundels worden samengevoegd.
Uit het samenvoegblok 18 treden twee ten opzichte van elkaar coherente, samengevoegde lichtbundels 11C, 11C' uit die elk via een polarisator 21, 22 op het pixel array van een CCD-chip 23, 24 vallen. De eerste samengevoegde lichtbundel 11C passeert voor het bereiken van de 15 polarisator 21 nog een kwart lambda retardatie plaatje 25 die de eerste samengestelde lichtbundel ten opzichte van de tweede samenstelde lichtbundel een kwart golflengte vertraagt, zodat de door de CCD's 23, 24 afgegeven beeldsignalen in de centrale verwerkingseenheid 9 na bijvoorbeeld softwarematige spiegeling van één van de beelden direct van 20 elkaar kunnen worden afgetrokken om de verandering van het faseverschil tussen de interfererende bundels van opeenvolgende metingen te bepalen.
De uitleesfrequentie van de CCD's wordt daarbij zo gekozen dat de verandering van het faseverschil tussen de interfererende bundels tussen opeenvolgende metingen telkens inligt tussen -π en π, dat wil zeggen de 25 waarden π en -π niet inbegrepen.
De op spaninrichting 14 is voorzien van een fluïdumhouder 25 voor het houden van een lichtdoorlatend fluïdum 25A waarvan de brekingsindex gelijk is aan de brekingsindex van het materiaal van het werkstuk 5, zodat de lichtbundels 12a, 12b, 13a, 13b op het grensvlak tussen het 30 werkstukoppervlak en het daaraan grenzende fluïdum in hoofdzaak 1018943 9 rechtdoor gaan. Het werkstuk 5 wordt daarbij zo in de opspaninrichting 14 opgespannen dat het werkstuk aan de onderzijde aan het fluïdum 26 grenst. Zoals in figuur 2 is weergegeven zijn de wanden 26 van de fluïdumhouder 25 voorzien van vensters voor het daar doorheen voeren van de lichtbundels 5 12a, 12b, 13a, 13b. De wanden 26 zijn ten opzichte van de normaal op de werkstuktafel 4 enigszins schuin op gesteld, zodat het werkstukoppervlak 8 van een in de opspaninrichting 14 opgespannen werkstuk 5 relatief gemakkelijk ter plaatse van het bewerkingsgebied op het werkstukoppervlak kan invallen onder een invalshoek α ten opzichte van de 10 normaal die groter is dan de grenshoek voor totale interne reflectie.
De opspaninrichting kan zijn voorzien van een in de figuur niet weergegeven afscherming voor samenwerking met het werkstukoppervlak 8, zodanig dat de afscherming de interferometer 3 tijdens gebruik afschermt van een gebied waar de bewerking plaatsvindt.
15 De polijstbewerking kan worden uitgevoerd door in de centrale verwerkingseenheid 9 een verschilgeometrie in te geven tussen een, bijvoorbeeld in een cad-model neergelegde geometrie te vergelijken met een op een meetbank bepaalde werkelijke geometrie van het werkstuk 5. Aan de hand van de verschilgeometrie kunnen dan een aantal bewerkingsvolumina 20 V worden gedefinieerd die achtereenvolgens met behulp van de straal polijstmiddel 6 worden bewerkt om te worden weggenomen. Met behulp van de interferometer 3 kan dan door middel van reflectie op de naar de binnenkant van het werkstuk gekeerde zijde van het bewerkingsgebied de verplaatsing van het bewerkingsgebied in bewerkingsrichting, dat wil 25 zeggen in hoofdzaak dwars op het bewerkingsgebied zelf, worden bewaakt door het faseverschil tussen de meetbundel 11 en de referentiebundel 12 ten gevolge van de verandering van de weglengte die de bundels afleggen, in de tijd te volgen en om te rekenen tot een verplaatsing. Door daarbij de verandering van het faseverschil tussen metingen te kiezen in het interval 1018943 10 (-π,π), kan de totale verplaatsing op ondubbelzinnige wijze door sommatie worden verkregen.
Wanneer de verplaatsing Δχ van het bewerkingsgebied 7 ten gevolge van de polijstbewerking in hoofdzaak overeenkomt met de voor 5 afname van het bewerkingsvolume V benodigde verplaatsing ΔΧ, kan de straal polijstmiddel 6 worden onderbroken en kan een volgend bewerkingsgebied 7 worden bewerkt. De voor correctie van de verschilgeometrie benodigde verplaatsing ΔΧ is daarbij gelijk aan de lokale afstand in aanzetrichting A van de bewerking tussen het 10 werkstukoppervlak van de gemeten geometrie en het oppervlak van de gewenste geometrie.
Ter controle van de oppervlakte gesteldheid van het bewerkingsgebied 7 kan nog met een laserruwheidsmeter de intensiteit van een op het bewerkingsgebied gereflecteerde laserbundel worden gemeten, 15 waardoor een beeld kan worden gevormd van de ruwheid en eventuele onder het werkstukoppervlak 8 liggende beschadigingen. Deze techniek is op zichzelf bekend als iTIRM. In deze techniek toont een toename van de intensiteit van het gereflecteerde licht een afname van de ruwheid van het oppervlak.
20 Een dergelijke ruwheidsmeting kan worden uitgevoerd met behulp van de meetbundel 11 en/of de referentiebundel 12, maar kan eveneens worden uitgevoerd met behulp van een bundel uit een afzonderlijke laserruwheidsmeter met intensiteitsmeter, al of niet met ondersteuning van de bundels 11, 12 van de interferometer.
25 Opgemerkt wordt dat in dit uitvoeringsvoorbeeld de meetbundel 11 en de referentiebundel 12 op de naar het werkstuk toegekeerde zijde van het werkstukoppervlak 5, dat wil zeggen het binnenoppervlak, worden gereflecteerd. Het is echter ook zeer goed mogelijk om de bundels 11, 12 op het buitenoppervlak, dat wil zeggen de van het werkstuk afgekeerde zijde 1018943 11 van het werkstukoppervlak 5 te laten reflecteren. Om te verhinderen dat op het werkstukoppervlak 5 vervuilingen aanwezig zijn die de reflectie kunnen verstoren, zoals een film slijpmiddel en losse stukjes werkstukmateriaal, kan de bewerkingsmachine 1 dan worden voorzien van een niet-5 weergegeven luchtspuit om het werkstukoppervlak althans nabij het bewerkingsgebied voorafgaand aan de meting schoon te blazen.
Het zal de vakman duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot het hier beschreven uitvoeringsvoorbeeld, maar dat vele varianten mogelijk zijn. Dergelijke varianten worden geacht te liggen binnen het 10 bereik van de uitvinding zoals verwoord in de hierna volgende conclusies.
1018943

Claims (20)

1 Werkwijze voor het bewerken van een werkstukoppervlak, waarbij een bewerkingsgebied van het werkstukoppervlak onder invloed van een polijstbewerking wordt bewerkt en waarbij tijdens de bewerking de verplaatsing van het bewerkingsgebied ten opzichte van een star met het 5 werkstukoppervlak gekoppeld referentiegebied wordt bewaakt door middel van interferometrie.
2 Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij ten behoeve van de interferometrie van twee onderling coherente lichtbundels een eerste lichtbundel op het bewerkingsgebied wordt gereflecteerd en een tweede 10 lichtbundel op het referentiegebied wordt gereflecteerd.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de bundels na reflectie worden gecombineerd en waarbij het faseverschil tussen de interfererende bundels wordt gemeten en waarbij uit opeenvolgende metingen de verandering van het faseverschil tussen de interfererende bundels van de 15 opeenvolgende metingen, de verplaatsing van het bewerkingsgebied ten opzichte van het referentiegebied wordt bepaald.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij het tijdsinterval tussen opeenvolgende metingen zó wordt gekozen dat de verandering van het faseverschil tussen de interfererende bundels inligt tussen -π en π.
5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de tussen twee opeenvolgende metingen bepaalde verplaatsingen van het bewerkingsgebied ten opzichte van het referentiegebied worden gesommeerd.
6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de polijstbewerking een materiaalafnemende bewerking is.
25. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de materiaalafnemende bewerking gekozen is uit de groep van SPDT (single point diamond turning), CCP (computer controlled polishing), MRF (magnetorheologic finishing), 1 0 18943 FJP (fluid jet polishing), EEM (Elastic Emission Machining), IBF (Ion Beam Figuring) en IBP (Ion Beam Polishing).
8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de polijstbewerking wordt uitgevoerd door aan de hand van een gewenste 5 geometrie en een, voorafgaand aan de polijstbewerking bepaalde, gemeten geometrie een verschilgeometrie voor het werkstukoppervlak te bepalen en waarbij aan het werkstukoppervlak aan de hand van de verschilgeometrie een aantal bewerkingsvolumina wordt gedefinieerd en waarbij de bewerkingsvolumina onder invloed van de polijstbewerking met een 10 bewerkingsgebied worden bewerkt en waarbij telkens de bewerking wordt gestopt wanneer met de bewaking is vastgesteld dat de verplaatsing van het bewerkingsgebied in hoofdzaak overeenkomt met de voor verwijdering van het bewerkingsvolume benodigde verplaatsing.
9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het 15 werkstukoppervlak, althans nabij het bewerkingsgebied, voorafgaand aan de meting wordt vrijgemaakt van vervuiling die valse reflecties kan veroorzaken.
10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het referentiegebied deel uitmaakt van het werkstukoppervlak.
11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het werkstuk transparant is en waarbij althans de eerste lichtbundel door het werkstuk heen op de aan het werkstuk grenzende zijde van het bewerkingsgebied wordt gereflecteerd.
12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij tenminste één der bundels 25 naar de aan het werkstuk grenzende zijde van het werkstukoppervlak wordt geleid via een aan het werkstukoppervlak grenzend fluïdum met een brekingsindex die in hoofdzaak gelijk is aan het werkstukmateriaal.
13. Werkwijze volgens een der conclusies 11 of 12, waarbij althans de eerste lichtbundel op de aan het werkstuk grenzende zijde van het 10189*3 bewerkingsgebied invalt onder een hoek die groter is dan de grenshoek voor totale interne reflectie.
14. Bewerkingsmachine, omvattende een polijstgereedschap en een meetgereedschap, waarbij het meetgereedschap een interferometer omvat.
15. Bewerkingsmachine volgens conclusie 13, waarbij het polijstgereedschap een waterstraalpolijstinrichting omvat.
16. Bewerkingsmachine volgens conclusie 13 of 14, waarbij de interferometer star is verbonden met een op spaninrichting waarin een werkstuk kan worden opgenomen. ΙΟ 17 Bewerkingsmachine volgens één der voorgaande conclusies 13-15, waarbij de interferometer is voorzien van middelen voor het afgeven van een eerste en een tweede coherente lichtbundel en waarbij althans de middelen voor het afgeven van de eerste lichtbundel transleerbaar en/of roteerbaar ten opzichte van de werkstukhouder zijn opgesteld.
18. Bewerkingsmachine volgens één der voorgaande conclusies 13-16, waarbij de op spaninrichting is voorzien van een fluïdumhouder voor het houden van een lichtdoorlatend fluïdum.
19. Bewerkingsmachine volgens een der voorgaande conclusies, waarbij is voorzien in middelen voor het meten van de ruwheid van het 20 werkstukoppervlak, bij voorkeur een iTIRM laserruwheidsmeter.
20. Bewerkingsmachine volgens één der voorgaande conclusies, waarbij is voorzien in een afscherming voor samenwerking met het werkstukoppervlak 8, zodanig dat de afscherming de interferometer 3 tijdens gebruik afschermt van een gebied waar de bewerking plaatsvindt.
21. Werkstuk, voorzien van een werkstukoppervlak dat is gepolijst met behulp van een werkwijze en/of een inrichting volgens één der voorgaande conclusies. f01£94 3
NL1018943A 2001-09-13 2001-09-13 Werkwijze en inrichting voor het polijsten van een werkstukoppervlak. NL1018943C2 (nl)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1018943A NL1018943C2 (nl) 2001-09-13 2001-09-13 Werkwijze en inrichting voor het polijsten van een werkstukoppervlak.
DE60207586T DE60207586T2 (de) 2001-09-13 2002-09-13 Verfahren und vorrichtung zum polieren der oberfläche eines werkstückes
JP2003530467A JP4672255B2 (ja) 2001-09-13 2002-09-13 ワークピース表面を研磨する方法および装置
US10/489,702 US7121922B2 (en) 2001-09-13 2002-09-13 Method and apparatus for polishing a workpiece surface
EP02760884A EP1425135B1 (en) 2001-09-13 2002-09-13 Method and apparatus for polishing a workpiece surface
PCT/NL2002/000590 WO2003026846A1 (en) 2001-09-13 2002-09-13 Method and apparatus for polishing a workpiece surface
AT02760884T ATE310608T1 (de) 2001-09-13 2002-09-13 Verfahren und vorrichtung zum polieren der oberfläche eines werkstückes

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1018943A NL1018943C2 (nl) 2001-09-13 2001-09-13 Werkwijze en inrichting voor het polijsten van een werkstukoppervlak.
NL1018943 2001-09-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1018943C2 true NL1018943C2 (nl) 2003-03-14

Family

ID=19773997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1018943A NL1018943C2 (nl) 2001-09-13 2001-09-13 Werkwijze en inrichting voor het polijsten van een werkstukoppervlak.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7121922B2 (nl)
EP (1) EP1425135B1 (nl)
JP (1) JP4672255B2 (nl)
AT (1) ATE310608T1 (nl)
DE (1) DE60207586T2 (nl)
NL (1) NL1018943C2 (nl)
WO (1) WO2003026846A1 (nl)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1591196A1 (de) * 2004-04-30 2005-11-02 P & L GmbH & Co. KG Verfahren zur Vermessung eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine
CN103612202A (zh) * 2013-11-19 2014-03-05 中国科学院光电技术研究所 一种离子束抛光设备中工件夹具的定位装置
CN110666596A (zh) * 2019-09-02 2020-01-10 中国兵器科学研究院宁波分院 一种用于光学元件的定位及姿态调整装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1021457C2 (nl) * 2002-09-13 2004-03-16 Tno Werkwijze voor het meten van contourvariaties.
NL1022293C2 (nl) * 2002-12-31 2004-07-15 Tno Inrichting en werkwijze voor het vervaardigen of bewerken van optische elementen en/of optische vormelementen, alsmede dergelijke elementen.
TWI456267B (zh) 2006-02-17 2014-10-11 Zeiss Carl Smt Gmbh 用於微影投射曝光設備之照明系統
EP1984788B1 (en) * 2006-02-17 2011-09-21 Carl Zeiss SMT GmbH Optical integrator for an illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus
US9062354B2 (en) * 2011-02-24 2015-06-23 General Electric Company Surface treatment system, a surface treatment process and a system treated component
JP5740370B2 (ja) * 2012-09-04 2015-06-24 株式会社東芝 領域特定装置、方法、及びプログラム
CN102896558A (zh) * 2012-10-17 2013-01-30 中国人民解放军国防科学技术大学 基于化学机械抛光和离子束抛光组合工艺的氟化钙单晶超精密加工方法
US9403259B2 (en) * 2013-03-15 2016-08-02 United Technologies Corporation Removing material from a workpiece with a water jet
CN103862373B (zh) * 2014-02-25 2016-03-30 复旦大学 基于动态干涉仪的实时研磨抛光方法
CN104875080B (zh) * 2015-05-11 2017-03-29 中国人民解放军国防科学技术大学 一种倾斜入射的离子束抛光修形加工方法
JP2018140469A (ja) * 2017-02-28 2018-09-13 株式会社ディスコ 被加工物の検査方法、被加工物の検査装置及び加工装置
CN108000147B (zh) * 2017-12-07 2019-04-09 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种激光射流复合抛光方法与装置
CN109434570B (zh) * 2018-11-23 2023-09-01 华中科技大学 一种曲面金属零件的微束等离子抛光装置及方法
CN112658815B (zh) * 2020-12-25 2023-03-07 中国人民解放军国防科技大学 一种3d打印碳化硅反射镜的加工方法
CN113878501B (zh) * 2021-09-02 2023-12-19 宁海县勇昊汽车部件有限公司 一种基于电磁波监测的表面处理系统及控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5067282A (en) * 1988-06-14 1991-11-26 Hpo Hanseatische Prazisions-Und Orbittechnik Gmbh Method and apparatus for non-contact measuring and, in case, abrasive working of surfaces
DE19855455A1 (de) * 1997-12-01 1999-06-02 Zygo Corp In-Situ-Meßtechniksystem und -verfahren
US6032377A (en) * 1997-01-07 2000-03-07 Nikon Corporation Non-spherical surface shape measuring device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594003A (en) * 1983-07-20 1986-06-10 Zygo Corporation Interferometric wavefront measurement
US5822066A (en) * 1997-02-26 1998-10-13 Ultratech Stepper, Inc. Point diffraction interferometer and pin mirror for use therewith
JP3550594B2 (ja) * 1997-08-12 2004-08-04 株式会社ニコン 多層膜試料の膜厚測定装置及びそれを有する研磨装置
JPH11198033A (ja) * 1997-10-31 1999-07-27 Canon Inc 研磨装置及び研磨方法
US6190234B1 (en) * 1999-01-25 2001-02-20 Applied Materials, Inc. Endpoint detection with light beams of different wavelengths

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5067282A (en) * 1988-06-14 1991-11-26 Hpo Hanseatische Prazisions-Und Orbittechnik Gmbh Method and apparatus for non-contact measuring and, in case, abrasive working of surfaces
US6032377A (en) * 1997-01-07 2000-03-07 Nikon Corporation Non-spherical surface shape measuring device
DE19855455A1 (de) * 1997-12-01 1999-06-02 Zygo Corp In-Situ-Meßtechniksystem und -verfahren

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1591196A1 (de) * 2004-04-30 2005-11-02 P & L GmbH & Co. KG Verfahren zur Vermessung eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine
US7499152B2 (en) 2004-04-30 2009-03-03 P & L Gmbh & Co. Kg Method for measuring a tool of a machine tool
CN103612202A (zh) * 2013-11-19 2014-03-05 中国科学院光电技术研究所 一种离子束抛光设备中工件夹具的定位装置
CN110666596A (zh) * 2019-09-02 2020-01-10 中国兵器科学研究院宁波分院 一种用于光学元件的定位及姿态调整装置
CN110666596B (zh) * 2019-09-02 2021-08-06 中国兵器科学研究院宁波分院 一种用于光学元件的定位及姿态调整装置

Also Published As

Publication number Publication date
ATE310608T1 (de) 2005-12-15
US20050009447A1 (en) 2005-01-13
DE60207586T2 (de) 2006-07-27
US7121922B2 (en) 2006-10-17
EP1425135A1 (en) 2004-06-09
EP1425135B1 (en) 2005-11-23
WO2003026846A1 (en) 2003-04-03
JP4672255B2 (ja) 2011-04-20
DE60207586D1 (de) 2005-12-29
JP2005503272A (ja) 2005-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL1018943C2 (nl) Werkwijze en inrichting voor het polijsten van een werkstukoppervlak.
CA2898903C (en) Method for measuring the distance between a workpiece and a machining head of a laser machining apparatus
US4290698A (en) Apparatus for testing surface roughness
US7075654B2 (en) Measuring apparatus and measuring chip
CA2961278A1 (en) Device for measuring the depth of a weld seam in real time
EP0134597A1 (en) Measuring system based on the triangulation principle for the dimensional inspection of an object
US8908191B2 (en) Method for zero-contact measurement of topography
US20040075843A1 (en) Interferometer system of compact configuration
US6870606B2 (en) Process for measuring the surface of a polished precious stone
US6579149B2 (en) Support and alignment device for enabling chemical mechanical polishing rinse and film measurements
US6674521B1 (en) Optical method and system for rapidly measuring relative angular alignment of flat surfaces
CN108844488A (zh) 环形抛光沥青盘表面面形在线监控装置及监控方法
JP2618377B2 (ja) 無接触測定用のf−シータ補正されたテレセントリツク系対物鏡を有する装置
US7471398B2 (en) Method for measuring contour variations
EP0050144B1 (en) Process for measuring motion- and surface characterizing physical parameters of a moving body
JPH06194125A (ja) 対物レンズの焦点から物体のずれ又は位置変化を検出する方法及び装置
RU2086914C1 (ru) Способ исследования деформации режущего инструмента в процессе эксплуатации
CN108120381B (zh) 用于纳米级金属薄膜厚度测量的差动式spr相位检测装置
US4516854A (en) Interferometric angular measurement system
US3873208A (en) Measuring the index of refraction
Boley et al. On-line laser beam characterization
SU1052856A1 (ru) Интерференционное устройство дл измерени размеров деталей
CN117629085A (zh) 一种薄膜厚度及均匀性在线检测装置及方法
CN109341605A (zh) 一种基于激光外差干涉技术的复合测头
Gamache et al. Noncontact precision measurement system

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20060401