專利名稱：磁盤表面參數(shù)測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)磁盤盤片進(jìn)行高精度、多種參數(shù)測(cè)量的表面參數(shù)測(cè)量?jī)x，屬測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域。
隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)計(jì)算機(jī)外部磁盤存貯器提出了越來(lái)越高的要求，因此在科研和生產(chǎn)過(guò)程中提出了對(duì)磁盤盤片進(jìn)行高精度、多種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。目前磁盤盤片表面參數(shù)測(cè)量主要采用兩種方法。第一種方法用電容傳感器作為測(cè)量傳感器。如美國(guó)Proquip公司生產(chǎn)的SU4050型磁盤盤片物理參數(shù)測(cè)量?jī)x，其原理是根據(jù)被測(cè)對(duì)象與電容傳感頭之間形成的平行平板電容器的電容量與其兩極板間的距離的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。其缺點(diǎn)是只能用于測(cè)量導(dǎo)體的表面，由于受測(cè)頭面積限制，測(cè)量精度較低，而且對(duì)今后發(fā)展起來(lái)的非金屬盤基以及光盤無(wú)法測(cè)量。第二種方法是用光學(xué)非接觸測(cè)量的方法，采用這種測(cè)量方法的有彩色紋影儀，它是利用自準(zhǔn)直測(cè)量原理與現(xiàn)代光學(xué)的彩色編碼技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，如“電子計(jì)算機(jī)外部設(shè)備”雜志1990年第一期介紹的“用彩色條紋干涉儀測(cè)試磁盤表面平坦度”。另一種方法是采用平面干涉測(cè)量法，如美國(guó)Tropel公司生產(chǎn)的Autosort Mark Ⅱ型干涉儀，它們的缺點(diǎn)是測(cè)量精度較低，只能測(cè)量盤片的宏觀輪廓。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種新的磁盤盤片測(cè)量?jī)x，能同時(shí)對(duì)金屬與非金屬盤片進(jìn)行盤片面形-平面度的測(cè)量，又能對(duì)盤片中等規(guī)模周向輪廓波度以及外徑至內(nèi)徑的微觀和宏觀輪廓進(jìn)行測(cè)量。
本發(fā)明的內(nèi)容是，利用激光外差非接觸測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁盤盤片幾何參數(shù)的測(cè)量。磁盤盤片測(cè)量?jī)x由氣浮導(dǎo)軌及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，氣浮軸承及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，氣浮平臺(tái)，空氣凈化器，減壓系統(tǒng)，磁盤夾持器，光學(xué)傳感器，采樣控制器和計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，磁盤夾持器上放有被測(cè)磁盤，并由氣浮軸承及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使其轉(zhuǎn)動(dòng)，光學(xué)傳感器置于氣浮導(dǎo)軌上，由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使其沿導(dǎo)軌作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。氣浮軸承和氣浮導(dǎo)軌都置于氣浮平臺(tái)上，并由凈化的氣浮減壓調(diào)壓后對(duì)它們供氣。采樣控制器連接氣浮軸承和電控系統(tǒng)。在測(cè)量磁盤片的平面度及周向波度時(shí)，由采樣控制器產(chǎn)生數(shù)據(jù)采樣的起點(diǎn)信號(hào)。計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)操作的控制和對(duì)采集信號(hào)的處理。磁盤盤片測(cè)量?jī)x中的光學(xué)傳感器以穩(wěn)頻激光器為光源，由穩(wěn)頻激光器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)反射鏡、分光鏡后分成兩束，其中被分光鏡透射的光束作為參考光，此參考光經(jīng)過(guò)反射鏡的反射和分光鏡的分射，入射到光電接收器上。另一束被分光鏡反射的光入射到聲光調(diào)制器，經(jīng)聲光調(diào)制器衍射后的正一級(jí)光則作為測(cè)量光束。此測(cè)量光束經(jīng)過(guò)分光鏡、透鏡以及45°分光棱鏡的作用，入射到被測(cè)磁盤片上并聚成一個(gè)光點(diǎn)，這個(gè)光點(diǎn)經(jīng)磁盤表面反射后，再經(jīng)過(guò)45°反射的棱鏡、透鏡和分光鏡的反射，又經(jīng)過(guò)分光鏡的透射，最后與參考光在光電接收器上匯合，形成干涉信號(hào)。當(dāng)被測(cè)盤片由于其表面不規(guī)則，使測(cè)點(diǎn)在光學(xué)傳感器的測(cè)量軸方向上的位置發(fā)生相對(duì)變化，光學(xué)傳感器將感知激光測(cè)量點(diǎn)位置上磁盤的輪廓。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)盤片的幾何參數(shù)測(cè)量，被測(cè)盤片相對(duì)于光學(xué)傳感器，在垂直于測(cè)量軸的平面內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。光學(xué)傳感器沿導(dǎo)軌作徑向運(yùn)動(dòng)，并對(duì)盤片作徑向掃描，此時(shí)就獲得整個(gè)盤片的信息。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本發(fā)明的光學(xué)傳感器光路圖。
下面結(jié)合附圖，介紹本發(fā)明內(nèi)容。圖1中，1是被測(cè)盤片，2是光學(xué)傳感器，3是徑向運(yùn)動(dòng)氣浮導(dǎo)軌及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，4是帶動(dòng)被測(cè)盤片作精密旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣浮軸承及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，5是被測(cè)盤片夾持器，6是大理石氣浮平臺(tái)，7是空氣過(guò)濾器，8是減壓調(diào)壓系統(tǒng)，9是計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，10是采樣控制器。圖2中，1是被測(cè)盤片，11是作為光源的穩(wěn)頻激光器光源，12是反射鏡，13是分光鏡，14是反射鏡，15是分光鏡，16是光電接收器，17是聲光調(diào)制器，18是分光鏡，19是透鏡，20是45°分光棱鏡。從穩(wěn)頻激光器11發(fā)出的光經(jīng)過(guò)反射鏡12反射分光鏡13分成兩束，被13透射的光束作為參考光，經(jīng)過(guò)反射鏡14的反射和分光鏡15的分光，入射到光電接收器16上，被13反射的光入射到聲光調(diào)制器17，經(jīng)聲光調(diào)制器衍射后的正一級(jí)光則作為測(cè)量光束，它透過(guò)分光鏡18和透鏡19，以及45°分射棱鏡10的作用，入射到被測(cè)磁盤盤片11上，且會(huì)聚成一個(gè)光點(diǎn)，這個(gè)光點(diǎn)經(jīng)磁盤表面反射后，再經(jīng)過(guò)45°反射棱鏡20，透鏡19，分光鏡18的反射及分光鏡15的透射，與參考光在光電接收器16上匯合，形成干涉信號(hào)。
對(duì)磁盤盤片幾何參數(shù)的測(cè)量是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的1.盤片外徑到內(nèi)徑宏觀輪廓及微觀輪廓的測(cè)量當(dāng)測(cè)量盤片的徑向參數(shù)時(shí)，被測(cè)盤片靜止，而光學(xué)傳感器則沿著盤片的徑向運(yùn)動(dòng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)的控制及對(duì)光學(xué)傳感器的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)處理，從而獲得徑向的宏觀輪廓及微觀輪廓信息。
2.圓周向波度測(cè)量在進(jìn)行圓周向波度測(cè)量時(shí)，首先將光學(xué)傳感器的測(cè)量點(diǎn)移至所要求測(cè)量的圓周上，然后讓光學(xué)傳感器靜止，而被測(cè)盤片旋轉(zhuǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的控制及對(duì)光學(xué)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得被測(cè)盤片圓周方向的宏觀輪廓及微觀輪廓信息。
3.磁盤表面平面度的測(cè)量平面度的測(cè)量是要獲得整個(gè)盤面的輪廓信息，因此在測(cè)量時(shí)，必須將傳感器的測(cè)量光點(diǎn)對(duì)被測(cè)盤片進(jìn)行全盤掃描，這時(shí)，被測(cè)盤片旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，光學(xué)傳感器作徑向運(yùn)動(dòng)。從而獲得被測(cè)盤片的表面宏觀輪廓參數(shù)。
用該方法測(cè)量磁盤平面度。由于機(jī)械系統(tǒng)的安裝誤差，將產(chǎn)生一定量的測(cè)量誤差，該誤差是一個(gè)固定的系統(tǒng)誤差。可以用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)盤片，進(jìn)行系統(tǒng)誤差校正，在以后的測(cè)量中，計(jì)算機(jī)自動(dòng)地消除這個(gè)系統(tǒng)誤差，從而使系統(tǒng)獲得高的測(cè)量精度，降低對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的要求。
權(quán)利要求
1.一種磁盤表面參數(shù)測(cè)量?jī)x，包括氣浮導(dǎo)軌及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、氣浮軸承及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、氣浮平臺(tái)、空氣凈化器、減壓調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于還包括磁盤夾持器、光學(xué)傳感器、采樣控制器和電控系統(tǒng)，磁盤夾持器上放有被測(cè)磁盤，并由氣浮軸承及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使其轉(zhuǎn)動(dòng)，光學(xué)傳感器置于氣浮導(dǎo)軌上，由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使其作直線運(yùn)動(dòng)，氣浮軸承和氣浮導(dǎo)軌都置于氣浮平臺(tái)上，采樣控制器連接氣浮軸承和電控系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的磁盤表面參數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的光學(xué)傳感器的光源為穩(wěn)頻激光器，由穩(wěn)頻激光器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)反射鏡、分光鏡后分成兩束，其中被分光鏡透射的光束作為參考光，此參考光經(jīng)過(guò)反射鏡的反射和分光鏡扮射，入射到光電接收器上，另一束被分光鏡反射的光入射到聲光調(diào)制器，經(jīng)聲光調(diào)制器衍射后的正一級(jí)光則作為測(cè)量光束，此測(cè)量光束經(jīng)過(guò)分光鏡、透鏡以及45°分射棱鏡的作用，入射到被測(cè)磁盤片上并聚成一個(gè)光點(diǎn)，這個(gè)光點(diǎn)經(jīng)磁盤表面反射后，再經(jīng)過(guò)45°反射棱鏡、透鏡和分光鏡的反射，又經(jīng)過(guò)分光鏡的透射，最后與參考光在光電接收器上匯合，形成干涉信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)磁盤盤片進(jìn)行高精度、多種參數(shù)測(cè)量的表面參數(shù)測(cè)量?jī)x，屬測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用激光外差非接觸測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁盤盤片幾何參數(shù)的測(cè)量。本儀器用氣浮導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)光學(xué)傳感器作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用氣浮軸承驅(qū)動(dòng)被測(cè)磁盤盤片作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)被測(cè)盤片相對(duì)于光學(xué)傳感器在垂直于測(cè)量軸的平面內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，光學(xué)傳感器沿導(dǎo)軌作徑向運(yùn)動(dòng)，并對(duì)盤片作徑向掃描，此時(shí)就獲得整個(gè)盤片的信息。本測(cè)量?jī)x可以同時(shí)對(duì)金屬與非金屬盤片進(jìn)行盤片面形——平面度的測(cè)量，又能對(duì)中等規(guī)模輪廓波度及盤片外徑至內(nèi)徑的輪廓進(jìn)行測(cè)量。
文檔編號(hào)G11C11/14GK1055813SQ9110361
公開(kāi)日1991年10月30日 申請(qǐng)日期1991年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月5日
發(fā)明者曹芒, 李達(dá)成, 趙洋, 王佳 申請(qǐng)人:清華大學(xué)