一种吸盘气道的设计方法、吸盘和设计装置

本发明涉及光学元件吸盘的设计领域，尤其涉及一种吸盘气道的设计方法、吸盘和设计装置。

背景技术：

1、在光学元件加工和使用中，装载的方式对光学元件面形的影响已经不可忽略。在光学元件加工时，主要采用胶合方式，将光学元件固定在安装平台上，这会导致光学元件的面形发生改变，从而影响光学元件的面形加工精度。在光学元件使用时，其面形的改变则会影响反射或透射的光束波面，并对最终的成像质量/光斑聚焦有着不可忽略的影响。

2、真空吸附具有夹紧力均匀、稳定，可以实现工件的快速装夹和传输，在电子、医疗和机械加工等方面都有广泛的应用。目前主要有吸孔式、环形气道式等吸盘用于平面光学元件装载。其中吸孔式吸盘主要通过调整吸孔的大小和间隔，以影响吸盘吸附效果；而环形气道式吸盘，则主要调整气道的宽度、间隔以及半径等参数。

3、受限于气道结构设计的合理性，以及各功能窗口的影响，当前吸盘吸附后的光学元件面形，量级在数百纳米或微米级别，并且在设计时较少考虑吸盘吸附安装光学元件时，对光学元件面形的影响。

技术实现思路

1、本发明提供了一种吸盘气道的设计方法、吸盘和设计装置，用于至少部分解决现有技术中吸盘气道设计过程繁杂，且设计出的吸盘无法实现光学元件超平整吸附装载的技术问题。本发明旨在不同接口条件限制下，高效完成最小面形影响的气道结构设计，实现稳定可靠、变形小的吸盘固定安装，最终实现光学元件的超平整吸附装载。

2、基于此，本发明提供一种吸盘气道的设计方法，包括：在吸盘的吸附面上离散设置m个孔；从m个孔中随机选择n个孔加载真空，将压强载荷几何映射到样品上，其他孔合并为吸附面，计算组样品最大形变量与最小形变量间的形变量差值；分别计算n＝1～m时，样品的形变量差值；对形变量差值从小到大排序，统计前p％形变量差值中孔被选用的频次，选用频次最高的前q个孔之间的吸附面加工为吸盘气道。

3、根据本公开的实施例，吸盘的吸附面为对称结构时，选取对称单元进行孔的设置。

4、根据本公开的实施例，从m个孔中选择n个孔加载真空，压强载荷几何映射到样品上，其他孔合并为吸附面，具体包括，建立m个孔的填充几何块，将孔几何映射到样品上，在样品对应位置建立切割几何块，通过单元生死技术，将n个填充几何块设置为死单元，n个孔对应的样品处创建压强载荷；其余m-n个填充几何块设置为生单元，对应的样品处存在切割几何块，创建与样品的接触对。

5、根据本公开的实施例，选用频次最高的前q个孔之间的吸附面加工为吸盘气道，具体包括，选取的q个孔向外提供的吸附力不小于样品的重力。

6、根据本公开的实施例，对形变量差值从小到大排序，统计前p％形变量差值中孔被选用的频次，具体包括，统计2m-1个形变量差值中，前10％×(2m-1)个最小形变量差值中孔被选用的频次。

7、根据本公开的实施例，通过控制形变量差值的数量2m-1，结合吸附面的面积，来确定孔的孔径和周期。

8、根据本公开的实施例，m个孔的排布方式为三角阵列排布或矩形阵列排布或正多边形阵列排布或等间隙同心圆排布，孔的截面为三角形、圆形、矩形或正多边形。

9、根据本公开的实施例，吸附面为圆形、方形或者其他规则形状。

10、进一步地，本公开提供了一种吸盘，该吸盘的气道采用上述的吸盘气道设计方法进行设计。

11、进一步地，本公开提供了一种吸盘的设计装置，包括：离散模块，用于在吸盘的吸附面上离散设置m个孔；计算模块，用于从m个孔中随机选择n个孔加载真空，将压强载荷几何映射到样品上，其他孔合并为吸附面，计算组样品最大形变量与最小形变量间的形变量差值；分别计算n＝1～m时，样品的形变量差值；设计模块，用于对形变量差值从小到大排序，统计前p％形变量差值中孔被选用的频次，选用频次最高的前q个孔之间的吸附面加工为吸盘气道。

12、根据本发明提供的吸盘气道的设计方法，至少包括以下有益效果：

13、可以高效率、自动化的挑选出对光学元件吸附面形影响小的孔，并将该类孔之间的吸附面加工成对光学元件吸附面形影响小的气道，降低吸盘吸附光学元件后，吸附力对光学元件面形的影响；并且该设计方法适用于不同形状、尺寸、材质和重量的光学元件，通用性强。

技术特征：

1.一种吸盘气道的设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的吸盘气道的设计方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的吸盘气道的设计方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的吸盘气道的设计方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的吸盘气道的设计方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的吸盘气道的设计方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的吸盘气道的设计方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的吸盘气道的设计方法，其特征在于，

9.一种吸盘，其特征在于，包括：

10.一种吸盘的设计装置，其特征在于，包括：

技术总结
本公开提供一种吸盘气道的设计方法、吸盘和设计装置，设计方法包括：在吸盘的吸附面上离散设置M个孔；从M个孔中随机选择N个孔加载真空，将压强载荷几何映射到样品上，其他孔合并为吸附面，计算组样品最大形变量与最小形变量间的形变量差值；分别计算N＝1～M时，样品的形变量差值；对形变量差值从小到大排序，统计前P％形变量差值中孔被选用的频次，选用频次最高的前Q个孔之间的吸附面加工为吸盘气道。该设计方法可以高效率、自动化的挑选出对样品吸附面形影响小的孔，降低吸盘吸附样品后，吸附力对样品面形的影响；并且该设计方法适用于不同形状、尺寸、材质和重量的样品，通用性强。

技术研发人员：罗先刚,赵承伟,张逸云,龚天诚,任传鑫,张文豪
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13