環(huán)拋機膠盤面形狀的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)加工領(lǐng)域，尤其涉及一種大型環(huán)拋機膠盤面形狀的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)形拋光廣泛應(yīng)用于大口徑平面光學(xué)元件的加工，加工的元件具有較低的中頻誤差。大型環(huán)拋機一般采用大理石基盤，通過在其表面澆制瀝青作為拋光盤(膠盤)。通常，環(huán)拋機的拋光盤的中心位置配置有中心柱，同時拋光盤的側(cè)邊位置配置有3個立柱，均通過橋架(橫梁)與中心柱連接，形成3個工位。其中一個工位用于放置校正板，另外兩個工位用于放置工件盤。環(huán)拋技術(shù)一直存在的一個難題是元件低頻面形誤差的高效收斂。元件的面形誤差主要取決于拋光過程的運動參量以及元件和膠盤接觸界面的壓力分布。拋光運動參量包括各盤轉(zhuǎn)速、元件偏心距等，近年來機床運動控制水平的提升已較好地解決了元件面形精度控制在運動參數(shù)方面的制約問題。拋光壓力分布的均勻性，特別是由于膠盤表面不平引起的拋光壓力分布不均已經(jīng)成為元件面形精度提升的瓶頸。長期以來，環(huán)形拋光主要采用校正板來修正盤面形狀，然而缺乏有效的盤面形狀檢測和監(jiān)控方法。
[0003]CN103978430A提出了一種基于位移傳感器的盤面形狀檢測方法，通過結(jié)合拋光盤的勻速旋轉(zhuǎn)運動和位移傳感器的勻速直線運動得到盤面沿螺旋線分布各檢測點的高度，然后通過數(shù)據(jù)處理即可生成盤面三維輪廓。但采用該方法檢測盤面形狀時，首先需將可調(diào)節(jié)平臺和平面標(biāo)準(zhǔn)鏡置于盤面的中心區(qū)域以標(biāo)定導(dǎo)軌誤差，這對于拋光盤中心配置有中心柱的環(huán)拋機難以實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大型環(huán)拋機膠盤面形狀的檢測方法。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:環(huán)拋機膠盤面形狀的檢測方法，該方法包括以下步驟:1)檢測直線導(dǎo)軌的直線度和絕對傾斜度誤差；2)檢測膠盤旋轉(zhuǎn)軸在導(dǎo)軌平面內(nèi)的絕對傾斜度；3)計算導(dǎo)軌的綜合誤差；4)檢測膠盤面的端跳并標(biāo)定膠盤面角度；5)檢測膠盤面沿半徑方向的輪廓形狀。
[0006]所述步驟I)為:將位移傳感器固定于可沿導(dǎo)軌運動的滑塊上；平尺工作面朝上置于膠盤面上，確保平尺工作面沿長度方向的幾何中心線與導(dǎo)軌平行，采用電子水平儀檢測平尺工作面沿長度方向的絕對水平度，記為q ;然后開啟滑塊沿導(dǎo)軌的勻速直線運動，通過位移傳感器檢測滑塊相對于平尺工作面的高度變化，記為e (X)，然后求得導(dǎo)軌直線度和絕對傾斜度的綜合誤差為:p(x) = e(x)-q*x。
[0007]所述平尺工作面的平面度誤差小于2um。
[0008]所述位移傳感器的檢測精度優(yōu)于lum。
[0009]所述步驟2)為:將具有一定等厚精度的圓形光學(xué)元件平放在膠盤面外側(cè)處；將電子水平儀置于光學(xué)元件上表面的幾何中心處，檢測方向指向膠盤面中心；開啟膠盤的勻速旋轉(zhuǎn)運動，電子水平儀隨膠盤一起勻速旋轉(zhuǎn)，待電子水平儀運動到導(dǎo)軌下方時記錄其讀數(shù)SI，然后待電子水平儀運動到導(dǎo)軌對側(cè)時記錄其讀數(shù)S2，然后求得膠盤旋轉(zhuǎn)軸在導(dǎo)軌平面內(nèi)的絕對傾斜度為:S = Sl-(Sl+S2)/20
[0010]所述電子水平儀的檢測精度優(yōu)于lum/m。
[0011]所述步驟3)為:由步驟I)和步驟2)測得的導(dǎo)軌的直線度和絕對傾斜度誤差以及膠盤旋轉(zhuǎn)軸的絕對傾斜度誤差相加求得:f(x) = p(x)-S*Xo
[0012]所述步驟4)為:首先將滑塊沿導(dǎo)軌移至膠盤面外沿，位移傳感器固定于滑塊上，其檢測點指向?qū)к壪路降哪z盤面；在膠盤側(cè)邊作一臨時標(biāo)記點；然后開啟膠盤的勻速旋轉(zhuǎn)運動，待膠盤側(cè)邊的臨時標(biāo)記點運動至導(dǎo)軌的下方時開始記錄數(shù)據(jù)，膠盤運動若干周期后臨時標(biāo)記點再次運動至導(dǎo)軌下方時停止記錄數(shù)據(jù)，檢測得到的數(shù)據(jù)即為膠盤面的端跳變化值，端跳最大值與最小值對應(yīng)膠盤面位置的連線即為膠盤面相對于膠盤旋轉(zhuǎn)軸的傾斜方向，根據(jù)臨時標(biāo)記點和端跳最小值點相對于臨時標(biāo)記點的轉(zhuǎn)角確定端跳最小值對應(yīng)膠盤面的位置，然后以該位置對應(yīng)膠盤面半徑為極軸，膠盤面中心為原點建立極坐標(biāo)系；在膠盤面O度、90度、180度和270度位置的膠盤側(cè)邊分別予以標(biāo)記。
[0013]所述步驟5)為:首先旋轉(zhuǎn)膠盤以使90度或270度對應(yīng)半徑位于導(dǎo)軌下方且與導(dǎo)軌平行；然后將滑塊沿導(dǎo)軌移至膠盤面外沿，位移傳感器固定于滑塊上，其檢測點指向膠盤面；開啟滑塊沿導(dǎo)軌的勻速直線運動，通過位移傳感器檢測滑塊相對于膠盤面的高度變化，記為g (X)，則可求得膠盤面沿半徑方向的輪廓形狀為:h (x) = g (x) -f (x)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過采用位移傳感器、大理石平尺和電子水平儀來標(biāo)定導(dǎo)軌誤差，通過檢測膠盤面端跳來標(biāo)定膠盤面特定角度對應(yīng)的半徑，進(jìn)而檢測該半徑上的盤面輪廓形狀；本發(fā)明提供的方法可在任意結(jié)構(gòu)形式(包括拋光盤中心配置有中心柱)的環(huán)拋機床上實現(xiàn)，簡單方便且精度較高；通過本發(fā)明方法獲得膠盤的表面形狀，可以指導(dǎo)拋光工藝，實時調(diào)整機床參數(shù)以實現(xiàn)元件面形誤差的收斂。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明檢測時的工作示意圖。
[0016]圖2是圖1的俯視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明檢測時的另一工作示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實施例檢測導(dǎo)軌直線度和絕對傾斜度誤差的示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明實施例膠盤面端跳檢測數(shù)據(jù)。
[0020]圖6是本發(fā)明實施例實際測得的膠盤面輪廓。
[0021]圖7是本發(fā)明實施例去除導(dǎo)軌誤差后的膠盤面輪廓。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明的環(huán)拋機膠盤面形狀的檢測方法，包括以下步驟:
[0023]I)檢測直線導(dǎo)軌的直線度和絕對傾斜度誤差:
[0024]將位移傳感器固定于可沿導(dǎo)軌運動的滑塊上；大理石平尺工作面朝上置于膠盤面上，確保平尺工作面沿長度方向的幾何中心線與導(dǎo)軌平行；采用電子水平儀檢測平尺工作面沿長度方向的絕對水平度(傾斜度)，記為q(單位um/mm);然后開啟滑塊沿導(dǎo)軌的勻速直線運動，通過位移傳感器檢測滑塊相對于平尺工作面的高度變化，記為e (X)，然后求得導(dǎo)軌直線度和絕對傾斜度的綜合誤差為:P(X) = e(X)-q*X ;其中，X為直線導(dǎo)軌的坐標(biāo)，單位為mm ；
[0025]2)檢測膠盤旋轉(zhuǎn)軸在導(dǎo)軌平面內(nèi)的絕對傾斜度:
[0026]將具有一定等厚精度的圓形光學(xué)元件平放在膠盤面外側(cè)處；將電子水平儀置于光學(xué)元件上表面的幾何中心處，檢測方向指向膠盤面中心，即檢測方向沿膠盤面半徑方向；開啟膠盤的勻速旋轉(zhuǎn)運動，電子水平儀隨膠盤一起勻速旋轉(zhuǎn)；待電子水平儀運動到導(dǎo)軌下方時記錄其讀數(shù)SI (單位為um/mm)，然后待電子水平儀運動180度后到導(dǎo)軌對側(cè)時(相對于膠盤面圓心)記錄其讀數(shù)S2，然后求得膠盤旋轉(zhuǎn)軸在導(dǎo)軌平面內(nèi)的絕對傾斜度為:S =Sl-(Sl+S2)/2 ；
[0027]3)計算導(dǎo)軌的綜合誤差:
[0028]導(dǎo)軌的綜合誤差包括導(dǎo)軌的直線度及其相對于膠盤旋轉(zhuǎn)軸的傾斜度誤差，可由以上測得的導(dǎo)軌的直線度和絕對傾斜度誤差以及膠盤旋轉(zhuǎn)軸的絕對傾斜度誤差相加求得:f (X) =P (X) -S*x ；
[0029]4)檢測膠盤面的端跳并標(biāo)定膠盤面角度:
[0030]首先將滑塊沿導(dǎo)軌移至膠盤面外沿，位移傳感器固定于滑塊上，其檢測點指向?qū)к壪路降哪z盤面；在膠盤側(cè)邊作一臨時標(biāo)記點，然后開啟膠盤的勻速旋轉(zhuǎn)運動，待膠盤側(cè)邊的臨時標(biāo)記點運動至導(dǎo)軌的下方時開始記錄數(shù)據(jù)，膠盤運動若干周期后臨時標(biāo)記點再次運動至導(dǎo)軌下方時停止記錄數(shù)據(jù)；檢測得到的數(shù)據(jù)即為膠盤面的端跳變化值，端跳最大值與最小值對應(yīng)膠盤面位置的連線即為膠盤面相對于膠盤旋轉(zhuǎn)軸的傾斜方向；根據(jù)臨時標(biāo)記點和端跳最小值點相對于臨時標(biāo)記點(起始點)的轉(zhuǎn)角確定端跳最小值對應(yīng)膠盤面的位置，然后以該位置對應(yīng)膠盤面半徑為極軸，膠盤面中心為原點建立極坐標(biāo)系；在膠盤面O度、90度、180度和270度位置的膠盤側(cè)邊分別予以標(biāo)記；
[0031]大型環(huán)拋機一般采用大尺寸的大理石校正板修正膠盤面的形狀誤差。修正膠盤面形狀誤差時，校正板置于膠盤面的瀝青環(huán)帶上進(jìn)行自轉(zhuǎn)，同時膠盤勻速旋轉(zhuǎn)，這種修正方式下的膠盤面形狀一般呈中心對稱分布。檢測膠盤面的端跳并標(biāo)定膠盤面角度是為了確定膠盤面相對于膠盤旋轉(zhuǎn)軸的傾斜方向，后續(xù)檢測膠盤面沿半徑方向的輪廓形狀時，就可選擇膠盤面90度或2