环抛加工修正盘表面形状误差的检测装置及检测方法与流程

本发明涉及一种环抛加工修正盘表面形状误差的检测装置及检测方法。

背景技术：

环抛加工因其能够有效地抑制中频误差并且残留的亚表面损伤层深度很浅，因而被广泛用作平面光学元件的最终精密抛光。但是，低频面形误差的有效快速收敛难题却一直制约着加工效率的提高。面形误差主要取决于加工设备的运动参数以及元件和沥青抛光盘的界面接触应力分布。针对面形收敛问题，目前普遍采用的方法是改变修正盘的偏心距进而改变沥青抛光盘的面形，实现元件表面材料的非均匀去除，最终达到元件表面均一化的目的。而修正盘自身的面形误差对元件材料的单点去除率和界面接触应力分布的均匀性具有很大的影响，因而极大地制约了元件加工精度和效率的提升。在实际加工中，对于沥青抛光盘的面形检测技术已经成熟，但是由于大尺寸修正盘的直径大，修正盘直径约2m，重量约1t，搬运和翻转不便，因此很难直接应用常见的激光干涉仪、三坐标测量仪等进行测量，缺乏行之有效的方法进行检测。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中由于环抛加工修正盘具有较大的直径和较高的重量，进而造成激光干涉仪和三坐标测量仪无法直接进行表面形状误差的检测的问题，提出了一种环抛加工修正盘表面形状误差的检测装置及检测方法。

一种环抛加工修正盘表面形状误差检测装置，该装置由大理石平尺、u形框、精密定位台、激光位移传感器、两个第一支撑平台、计算机、第二支撑平台、第三支撑平台和矩形玻璃构成，第一支撑平台的高度大于第二支撑平台的高度，第二支撑平台的高度大于第三支撑平台的高度；

所述两个第一支撑平台并列设置，第二支撑平台和第三支撑平台设置于两个第一支撑平台之间，精密定位台设置于第三支撑平台上表面，大理石平尺的一端搭设在第二支撑平台上表面，大理石平尺的另一端搭设在精密定位台上表面，u形框的u形开口朝下套扣在大理石平尺上，激光位移传感器设置于u形框的上表面，且激光位移传感器的感应端朝上设置，矩形玻璃设置于大理石平尺上表面和u形框之间，且矩形玻璃上表面与u形框的水平内表面固接；所述矩形玻璃与u形框的水平内表面固接的方式为胶黏剂粘接；

所述激光位移传感器的信号输出端与计算机的信号输入端连接；所述大理石平尺上表面的平面度优于2μm；所述u形框上表面的平面度优于2μm；所述激光位移传感器的检测精度优于0.5μm；

利用上述环抛加工修正盘表面形状误差检测装置进行检测的方法按以下步骤进行：

一、用吊装设备将环抛加工修正盘运送两个第一支撑平台上，环抛加工修正盘工作面朝向下方设置；调整两个第一支撑平台间距，使两个第一支撑平台处于环抛加工修正盘外缘，且使两个第一支撑平台处于环抛加工修正盘圆周的一条直径的两端；

二、将环抛加工修正盘工作面擦拭干净，用油笔和直尺标出工作面的任一直径；

三、通过调整精密定位台使大理石平尺上表面与环抛加工修正盘工作面平行；

具体调整方法为：调整第二支撑平台和第三支撑平台，使大理石平尺的中线与步骤二标记的直径处于同一个竖向平面内，然后在步骤二标记的直径上，直径中点两侧标记与直径中点等距离的两点，利用记录激光位移传感器分别测试所标记的两点与大理石平尺的距离，当两个距离的容差在1μm以内时即可确定大理石平尺上表面与环抛加工修正盘工作面平行；

四、保持u形框的内侧边与平尺侧面紧密贴合，然后推动u形框在大理石平尺移动，移动开始时使激光位移传感器的感应端指向步骤二标记的直径中点，移动结束时使激光位移传感器的感应端指向步骤二标记的直径端点，记录激光位移传感器移动过程中不同位置上检测到的高度数据，即完成检测。

本发明装置及检测方法具备以下有益效果：

1、本发明针对大尺寸修正盘工作面朝下且难以翻转的难题，根据修正盘表面高度均匀分布的特点，采用激光位移传感器检测修正盘的径向面形高度数据，即获得到完整的修正盘表面形貌数据；

2、本发明能够半自动地检测大型环抛机的大尺寸修正盘的表面形状误差，检测过程简单方便且精度较高，通过本发明方法获得修正盘的表面形貌，进而可以推测沥青抛光盘的形状演变过程，从而可以对环抛工艺参数加以调整来实现光学元件的面形误差的快速收敛。

附图说明：

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明装置中u形框与矩形玻璃固接方式示意图。

具体实施方式：

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。

具体实施方式一：结合图1～2说明本实施方式，本实施方式环抛加工修正盘表面形状误差检测装置，该装置由大理石平尺1、u形框2、精密定位台3、激光位移传感器4、两个第一支撑平台5、计算机、第二支撑平台6、第三支撑平台7和矩形玻璃8构成，第一支撑平台5的高度大于第二支撑平台6的高度，第二支撑平台6的高度大于第三支撑平台7的高度；

所述两个第一支撑平台5并列设置，第二支撑平台6和第三支撑平台7设置于两个第一支撑平台5之间，精密定位台3设置于第三支撑平台7上表面，大理石平尺1的一端搭设在第二支撑平台6上表面，大理石平尺1的另一端搭设在精密定位台3上表面，u形框2的u形开口朝下套扣在大理石平尺1上，激光位移传感器4设置于u形框2的上表面，且激光位移传感器4的感应端朝上设置，矩形玻璃8设置于大理石平尺1上表面和u形框2之间，且矩形玻璃8上表面与u形框2的水平内表面固接；所述矩形玻璃8与u形框2的水平内表面固接的方式为胶黏剂粘接。

本实施方式装置具备以下有益效果：

1、本实施方式针对大尺寸修正盘工作面朝下且难以翻转的难题，根据修正盘表面高度均匀分布的特点，采用激光位移传感器检测修正盘的径向面形高度数据，即获得到完整的修正盘表面形貌数据；

2、本实施方式能够半自动地检测大型环抛机的大尺寸修正盘的表面形状误差，检测过程简单方便且精度较高，通过本发明方法获得修正盘的表面形貌，进而可以推测沥青抛光盘的形状演变过程，从而可以对环抛工艺参数加以调整来实现光学元件的面形误差的快速收敛。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述激光位移传感器4的信号输出端与计算机的信号输入端连接。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述大理石平尺1上表面的平面度优于2μm。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述u形框2上表面的平面度优于2μm。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述激光位移传感器4的检测精度优于0.5μm。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：结合图1～2说明本实施方式，本实施方式利用环抛加工修正盘表面形状误差检测装置进行检测的方法按以下步骤进行：

一、用吊装设备将环抛加工修正盘运送两个第一支撑平台5上，环抛加工修正盘工作面朝向下方设置；调整两个第一支撑平台5间距，使两个第一支撑平台5处于环抛加工修正盘外缘，且使两个第一支撑平台5处于环抛加工修正盘圆周的一条直径的两端；

二、将环抛加工修正盘工作面擦拭干净，用油笔和直尺标出工作面的任一直径；

三、通过调整精密定位台3使大理石平尺1上表面与环抛加工修正盘工作面平行；

具体调整方法为：调整第二支撑平台6和第三支撑平台7，使大理石平尺1的中线与步骤二标记的直径处于同一个竖向平面内，然后在步骤二标记的直径上，直径中点两侧标记与直径中点等距离的两点，利用记录激光位移传感器4分别测试所标记的两点与大理石平尺1的距离，当两个距离的容差在1μm以内时即可确定大理石平尺1上表面与环抛加工修正盘工作面平行；

四、保持u形框2的内侧边与平尺侧面紧密贴合，然后推动u形框2在大理石平尺1移动，移动开始时使激光位移传感器4的感应端指向步骤二标记的直径中点，移动结束时使激光位移传感器4的感应端指向步骤二标记的直径端点，记录激光位移传感器4移动过程中不同位置上检测到的高度数据，即完成检测。

本实施方式检测方法具备以下有益效果：

1、本实施方式针对大尺寸修正盘工作面朝下且难以翻转的难题，根据修正盘表面高度均匀分布的特点，采用激光位移传感器检测修正盘的径向面形高度数据，即获得到完整的修正盘表面形貌数据；

2、本实施方式能够半自动地检测大型环抛机的大尺寸修正盘的表面形状误差，检测过程简单方便且精度较高，通过本发明方法获得修正盘的表面形貌，进而可以推测沥青抛光盘的形状演变过程，从而可以对环抛工艺参数加以调整来实现光学元件的面形误差的快速收敛。