本發(fā)明涉及一種環(huán)拋加工修正盤表面形狀誤差的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

環(huán)拋加工因其能夠有效地抑制中頻誤差并且殘留的亞表面損傷層深度很淺，因而被廣泛用作平面光學(xué)元件的最終精密拋光。但是，低頻面形誤差的有效快速收斂難題卻一直制約著加工效率的提高。面形誤差主要取決于加工設(shè)備的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及元件和瀝青拋光盤的界面接觸應(yīng)力分布。針對(duì)面形收斂問(wèn)題，目前普遍采用的方法是改變修正盤的偏心距進(jìn)而改變?yōu)r青拋光盤的面形，實(shí)現(xiàn)元件表面材料的非均勻去除，最終達(dá)到元件表面均一化的目的。而修正盤自身的面形誤差對(duì)元件材料的單點(diǎn)去除率和界面接觸應(yīng)力分布的均勻性具有很大的影響，因而極大地制約了元件加工精度和效率的提升。在實(shí)際加工中，對(duì)于瀝青拋光盤的面形檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成熟，但是由于大尺寸修正盤的直徑大，修正盤直徑約2m，重量約1t，搬運(yùn)和翻轉(zhuǎn)不便，因此很難直接應(yīng)用常見(jiàn)的激光干涉儀、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等進(jìn)行測(cè)量，缺乏行之有效的方法進(jìn)行檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中由于環(huán)拋加工修正盤具有較大的直徑和較高的重量，進(jìn)而造成激光干涉儀和三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x無(wú)法直接進(jìn)行表面形狀誤差的檢測(cè)的問(wèn)題，提出了一種環(huán)拋加工修正盤表面形狀誤差的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

一種環(huán)拋加工修正盤表面形狀誤差檢測(cè)裝置，該裝置由大理石平尺、u形框、精密定位臺(tái)、激光位移傳感器、兩個(gè)第一支撐平臺(tái)、計(jì)算機(jī)、第二支撐平臺(tái)、第三支撐平臺(tái)和矩形玻璃構(gòu)成，第一支撐平臺(tái)的高度大于第二支撐平臺(tái)的高度，第二支撐平臺(tái)的高度大于第三支撐平臺(tái)的高度；

所述兩個(gè)第一支撐平臺(tái)并列設(shè)置，第二支撐平臺(tái)和第三支撐平臺(tái)設(shè)置于兩個(gè)第一支撐平臺(tái)之間，精密定位臺(tái)設(shè)置于第三支撐平臺(tái)上表面，大理石平尺的一端搭設(shè)在第二支撐平臺(tái)上表面，大理石平尺的另一端搭設(shè)在精密定位臺(tái)上表面，u形框的u形開(kāi)口朝下套扣在大理石平尺上，激光位移傳感器設(shè)置于u形框的上表面，且激光位移傳感器的感應(yīng)端朝上設(shè)置，矩形玻璃設(shè)置于大理石平尺上表面和u形框之間，且矩形玻璃上表面與u形框的水平內(nèi)表面固接；所述矩形玻璃與u形框的水平內(nèi)表面固接的方式為膠黏劑粘接；

所述激光位移傳感器的信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端連接；所述大理石平尺上表面的平面度優(yōu)于2μm；所述u形框上表面的平面度優(yōu)于2μm；所述激光位移傳感器的檢測(cè)精度優(yōu)于0.5μm；

利用上述環(huán)拋加工修正盤表面形狀誤差檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)的方法按以下步驟進(jìn)行：

一、用吊裝設(shè)備將環(huán)拋加工修正盤運(yùn)送兩個(gè)第一支撐平臺(tái)上，環(huán)拋加工修正盤工作面朝向下方設(shè)置；調(diào)整兩個(gè)第一支撐平臺(tái)間距，使兩個(gè)第一支撐平臺(tái)處于環(huán)拋加工修正盤外緣，且使兩個(gè)第一支撐平臺(tái)處于環(huán)拋加工修正盤圓周的一條直徑的兩端；

二、將環(huán)拋加工修正盤工作面擦拭干凈，用油筆和直尺標(biāo)出工作面的任一直徑；

三、通過(guò)調(diào)整精密定位臺(tái)使大理石平尺上表面與環(huán)拋加工修正盤工作面平行；

具體調(diào)整方法為：調(diào)整第二支撐平臺(tái)和第三支撐平臺(tái)，使大理石平尺的中線與步驟二標(biāo)記的直徑處于同一個(gè)豎向平面內(nèi)，然后在步驟二標(biāo)記的直徑上，直徑中點(diǎn)兩側(cè)標(biāo)記與直徑中點(diǎn)等距離的兩點(diǎn)，利用記錄激光位移傳感器分別測(cè)試所標(biāo)記的兩點(diǎn)與大理石平尺的距離，當(dāng)兩個(gè)距離的容差在1μm以內(nèi)時(shí)即可確定大理石平尺上表面與環(huán)拋加工修正盤工作面平行；

四、保持u形框的內(nèi)側(cè)邊與平尺側(cè)面緊密貼合，然后推動(dòng)u形框在大理石平尺移動(dòng)，移動(dòng)開(kāi)始時(shí)使激光位移傳感器的感應(yīng)端指向步驟二標(biāo)記的直徑中點(diǎn)，移動(dòng)結(jié)束時(shí)使激光位移傳感器的感應(yīng)端指向步驟二標(biāo)記的直徑端點(diǎn)，記錄激光位移傳感器移動(dòng)過(guò)程中不同位置上檢測(cè)到的高度數(shù)據(jù)，即完成檢測(cè)。

本發(fā)明裝置及檢測(cè)方法具備以下有益效果：

1、本發(fā)明針對(duì)大尺寸修正盤工作面朝下且難以翻轉(zhuǎn)的難題，根據(jù)修正盤表面高度均勻分布的特點(diǎn)，采用激光位移傳感器檢測(cè)修正盤的徑向面形高度數(shù)據(jù)，即獲得到完整的修正盤表面形貌數(shù)據(jù)；

2、本發(fā)明能夠半自動(dòng)地檢測(cè)大型環(huán)拋機(jī)的大尺寸修正盤的表面形狀誤差，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單方便且精度較高，通過(guò)本發(fā)明方法獲得修正盤的表面形貌，進(jìn)而可以推測(cè)瀝青拋光盤的形狀演變過(guò)程，從而可以對(duì)環(huán)拋工藝參數(shù)加以調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的面形誤差的快速收斂。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置中u形框與矩形玻璃固接方式示意圖。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意合理組合。

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1～2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式環(huán)拋加工修正盤表面形狀誤差檢測(cè)裝置，該裝置由大理石平尺1、u形框2、精密定位臺(tái)3、激光位移傳感器4、兩個(gè)第一支撐平臺(tái)5、計(jì)算機(jī)、第二支撐平臺(tái)6、第三支撐平臺(tái)7和矩形玻璃8構(gòu)成，第一支撐平臺(tái)5的高度大于第二支撐平臺(tái)6的高度，第二支撐平臺(tái)6的高度大于第三支撐平臺(tái)7的高度；

所述兩個(gè)第一支撐平臺(tái)5并列設(shè)置，第二支撐平臺(tái)6和第三支撐平臺(tái)7設(shè)置于兩個(gè)第一支撐平臺(tái)5之間，精密定位臺(tái)3設(shè)置于第三支撐平臺(tái)7上表面，大理石平尺1的一端搭設(shè)在第二支撐平臺(tái)6上表面，大理石平尺1的另一端搭設(shè)在精密定位臺(tái)3上表面，u形框2的u形開(kāi)口朝下套扣在大理石平尺1上，激光位移傳感器4設(shè)置于u形框2的上表面，且激光位移傳感器4的感應(yīng)端朝上設(shè)置，矩形玻璃8設(shè)置于大理石平尺1上表面和u形框2之間，且矩形玻璃8上表面與u形框2的水平內(nèi)表面固接；所述矩形玻璃8與u形框2的水平內(nèi)表面固接的方式為膠黏劑粘接。

本實(shí)施方式裝置具備以下有益效果：

1、本實(shí)施方式針對(duì)大尺寸修正盤工作面朝下且難以翻轉(zhuǎn)的難題，根據(jù)修正盤表面高度均勻分布的特點(diǎn)，采用激光位移傳感器檢測(cè)修正盤的徑向面形高度數(shù)據(jù)，即獲得到完整的修正盤表面形貌數(shù)據(jù)；

2、本實(shí)施方式能夠半自動(dòng)地檢測(cè)大型環(huán)拋機(jī)的大尺寸修正盤的表面形狀誤差，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單方便且精度較高，通過(guò)本發(fā)明方法獲得修正盤的表面形貌，進(jìn)而可以推測(cè)瀝青拋光盤的形狀演變過(guò)程，從而可以對(duì)環(huán)拋工藝參數(shù)加以調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的面形誤差的快速收斂。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述激光位移傳感器4的信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端連接。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述大理石平尺1上表面的平面度優(yōu)于2μm。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：所述u形框2上表面的平面度優(yōu)于2μm。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：所述激光位移傳感器4的檢測(cè)精度優(yōu)于0.5μm。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：結(jié)合圖1～2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式利用環(huán)拋加工修正盤表面形狀誤差檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)的方法按以下步驟進(jìn)行：

一、用吊裝設(shè)備將環(huán)拋加工修正盤運(yùn)送兩個(gè)第一支撐平臺(tái)5上，環(huán)拋加工修正盤工作面朝向下方設(shè)置；調(diào)整兩個(gè)第一支撐平臺(tái)5間距，使兩個(gè)第一支撐平臺(tái)5處于環(huán)拋加工修正盤外緣，且使兩個(gè)第一支撐平臺(tái)5處于環(huán)拋加工修正盤圓周的一條直徑的兩端；

二、將環(huán)拋加工修正盤工作面擦拭干凈，用油筆和直尺標(biāo)出工作面的任一直徑；

三、通過(guò)調(diào)整精密定位臺(tái)3使大理石平尺1上表面與環(huán)拋加工修正盤工作面平行；

具體調(diào)整方法為：調(diào)整第二支撐平臺(tái)6和第三支撐平臺(tái)7，使大理石平尺1的中線與步驟二標(biāo)記的直徑處于同一個(gè)豎向平面內(nèi)，然后在步驟二標(biāo)記的直徑上，直徑中點(diǎn)兩側(cè)標(biāo)記與直徑中點(diǎn)等距離的兩點(diǎn)，利用記錄激光位移傳感器4分別測(cè)試所標(biāo)記的兩點(diǎn)與大理石平尺1的距離，當(dāng)兩個(gè)距離的容差在1μm以內(nèi)時(shí)即可確定大理石平尺1上表面與環(huán)拋加工修正盤工作面平行；

四、保持u形框2的內(nèi)側(cè)邊與平尺側(cè)面緊密貼合，然后推動(dòng)u形框2在大理石平尺1移動(dòng)，移動(dòng)開(kāi)始時(shí)使激光位移傳感器4的感應(yīng)端指向步驟二標(biāo)記的直徑中點(diǎn)，移動(dòng)結(jié)束時(shí)使激光位移傳感器4的感應(yīng)端指向步驟二標(biāo)記的直徑端點(diǎn)，記錄激光位移傳感器4移動(dòng)過(guò)程中不同位置上檢測(cè)到的高度數(shù)據(jù)，即完成檢測(cè)。

本實(shí)施方式檢測(cè)方法具備以下有益效果：

1、本實(shí)施方式針對(duì)大尺寸修正盤工作面朝下且難以翻轉(zhuǎn)的難題，根據(jù)修正盤表面高度均勻分布的特點(diǎn)，采用激光位移傳感器檢測(cè)修正盤的徑向面形高度數(shù)據(jù)，即獲得到完整的修正盤表面形貌數(shù)據(jù)；

2、本實(shí)施方式能夠半自動(dòng)地檢測(cè)大型環(huán)拋機(jī)的大尺寸修正盤的表面形狀誤差，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單方便且精度較高，通過(guò)本發(fā)明方法獲得修正盤的表面形貌，進(jìn)而可以推測(cè)瀝青拋光盤的形狀演變過(guò)程，從而可以對(duì)環(huán)拋工藝參數(shù)加以調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的面形誤差的快速收斂。