大口径环抛修正盘表面形状误差的检测方法技术

本发明专利技术提供一种环形抛光中大尺寸修正盘表面形状误差的检测方法。大口径环抛修正盘表面形状误差的检测方法，采用中间带有探针的直线度表桥沿修正盘半径方向分段检测各子段的直线度，然后通过数据处理获得整个半径方向的直线度。本发明专利技术针对大尺寸修正盘工作面朝下并且难以翻转的问题，根据修正盘表面形状呈中心对称分布的特点，采用直线度表桥分段检测修正盘沿半径方形的轮廓，然后通过数据处理生成修正盘整个径向的轮廓。本发明专利技术能够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，通过本发明专利技术方法获得修正盘的表面形状，可以推测沥青抛光盘的形状，从而调整环抛工艺参数以改善光学元件的面形精度。

Method for detecting surface shape error of large diameter ring casting correcting plate

The invention provides a method for detecting the surface shape error of the large size correction disc in the ring polishing. Large diameter ring polishing method for detecting surface shape error correction plate, the middle is provided with a probe straightness meter bridge along the radius direction of the correcting disc segment detection sub segment of the straightness, then get the radius direction of the straightness by processing data. The present invention for big size correction plate face down and difficult to overturn problem, according to the surface shape correction plate is characteristic of symmetrical distribution center, the straightness meter bridge segment detection correction disc along the radius square contour, and then generate the radial profile of the modified disc through data processing. The invention can surface shape error of large size correction test large ring polishing machine, the detection process is simple and convenient and has high precision, surface shape correction plate by the method of the invention can speculate pitch lap shape, so as to adjust the surface precision of polishing process parameters to improve the optical element.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学加工领域，尤其涉及一种环形抛光中大尺寸修正盘表面形状误差的检测方法。
技术介绍
环形抛光广泛应用于大口径平面光学元件的加工，加工的元件具有较低的中频误差，但环抛技术一直存在的一个难题是元件低频面形误差的高效收敛，元件的面形误差主要取决于抛光过程的运动参量以及元件和沥青抛光盘接触界面的压力分布。抛光运动参量包括各盘转速、元件偏心距等，近年来机床运动控制水平的提升已较好地解决了元件面形精度控制在运动参数方面的制约问题，而抛光压力分布的均匀性，特别是由于抛光盘表面不平引起的抛光压力分布不均已经成为元件面形精度提升的瓶颈。长期以来，环形抛光主要采用修正盘来修正抛光盘的表面形状误差，修正盘的形状精度对抛光盘的修正精度具有重要的影响。修正盘表面形状的检测方面，特别是对于大尺寸修正盘，由于其重量可达1吨以上，直径接近2m，工作面朝下并且难以搬运和翻转，因此难以采用常见的干涉仪、三坐标测量仪等进行检测，目前缺乏有效的检测和监控方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种环形抛光中大尺寸修正盘表面形状误差的检测方法。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：大口径环抛修正盘表面形状误差的检测方法，采用中间带有探针的直线度表桥沿修正盘半径方向分段检测各子段的直线度，然后通过数据处理获得整个半径方向的直线度。进一步的，所述检测方法包括以下步骤：1)较准直线度表桥；2)分段检测修正盘沿半径方形轮廓；3)根据分段检测数据生成修正盘表面形状，求得各检测点的高度，即获得修正盘的表面形状及其误差。进一步的，所述步骤1)为：将两件等高的桌台并行分开放置，确保两者之间的距离处于直线度表桥长度与平尺长度之间，然后将平尺工作面朝下横跨放在上述两件桌台上；分别握住直线度表桥的两端，将其两端的支点从下往上抵至平尺的工作面上，此时直线度表桥中间的探针与平尺的工作面接触，并通过千分表显示探针伸出的高度；最后调节千分表使其指针读数为零，从而实现直线度表桥的校准。进一步的，所述直线度表桥检测距离为修正盘半径的1/2～1/4。进一步的，所述步骤2)为：擦拭干净修正盘的工作面；标出修正盘工作面的任一半径，并且标出修正盘中心作为第0检测点，然后以直线度表桥检测距离的一半为间距，沿该半径从内往外依次标出第1、2、…、n检测点；采用直线度表桥依次检测第0至第n-1点，检测各点时直线度表桥中间的探针处于该点标记的位置，直线度表桥两端的支点处于标记的半径方向，检测时手持直线度表桥的检测方式与校准直线度表桥时的检测方式相同，从而保证直线度表桥的检测精度，各点的检测结果分别记为z0、z1、z2、…、zn-1。进一步的，所述步骤3)为：以修正盘工作面的中心为原点，工作面标出的半径为X轴正方向，工作面中心垂直向外为Y轴正方向，建立直角坐标系；中间探针对应检测点的高度(hi)和两端支点对应的高度(hi-1,hi+1)满足以下关系：hi＝(hi-1+hi+1)/2+zi (1)其中zi为直线度表桥的检测值；设定修正盘中心原点的高度为0(h0＝0)，作为参考高度；对于第1检测点(i＝1)，由于修正盘的表面形状呈中心对称分布，即：h-1＝h1，因此根据式(1)可得：h1＝-z0 (2)对于其他检测点(i≥2)的高度，根据式(1)可得：hi+1＝2(hi-zi)-hi-1，即hi＝2(hi-1-zi-1)-hi-2 (3)。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对大尺寸修正盘工作面朝下并且难以翻转的问题，根据修正盘表面形状呈中心对称分布的特点，采用直线度表桥分段检测修正盘沿半径方形的轮廓，然后通过数据处理生成修正盘整个径向的轮廓。本专利技术能够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，通过本专利技术方法获得修正盘的表面形状，可以推测沥青抛光盘的形状，从而调整环抛工艺参数以改善光学元件的面形精度。附图说明图1是环抛机和修正盘的结构示意图。图2是本专利技术校准直线度表桥的工作示意图。图3是本专利技术修正盘检测点的分布示意图。图4是本专利技术实际测得的修正盘表面形状。具体实施方式如图1所示，环抛加工时，修正盘2放在沥青抛光盘的环带上，沥青抛光盘和修正盘2均绕自身轴线匀速旋转，因此沥青抛光盘对修正盘2表面的材料去除量具有中心对称分布，使得修正盘2的表面形状通常为中心对称分布。本专利技术针对修正盘2面形呈中心对称分布的特点，采用中间带有探针的横跨式直线度表桥12检测修正盘沿半径方向的形状。检测时，沿修正盘半径方向分段检测各子段的直线度，然后通过数据处理获得整个半径方向的直线度。如图2所示，本专利技术的环形抛光中大尺寸修正盘表面形状误差的检测方法包括以下步骤：1)较准直线度表桥将两件等高的桌台8并行分开放置，确保两者之间的距离处于直线度表桥12长度与平尺10长度之间，然后将平尺10工作面朝下横跨放在上述两件桌台8上；检测者两手分别握住直线度表桥12的两端，将其两端的支点从下往上抵至平尺10的工作面上，此时直线度表桥12中间的探针15与平尺10的工作面接触，并通过千分表16显示探针15伸出的高度；最后调节千分表16使其指针读数为零，从而实现直线度表桥12的校准。直线度表桥12是以表桥两端支点的连线作为测量基线，通过千分表16测出中间探针15相对于测量基线的偏离值，直线度表桥12两端支点的跨度即为表桥的检测距离。由于直线度表桥12检测距离远小于修正盘的直径长度，因此需沿修正盘直径方法进行分段检测，然后经过数据处理求出整个直径方向的轮廓形状。检测前需要根据修正盘的尺寸来选择直线度表桥12的检测距离，直线度表桥12检测距离过大将会影响检测精度；过小则影响检测效率，并且直线度表桥12所用千分表16的检测分辨率难以满足要求。一般来说，直线度表桥12检测距离的选择范围为修正盘半径的1/2～1/4。上述较准直线度表桥12时，手持直线度表桥12从下往上抵至平尺10工作面的检测方式，与修正盘(工作面朝下)的检测条件相同，从而避免了不同检测条件下直线度表桥12变形对较准精度的影响。2)分段检测修正盘沿半径方形轮廓修正盘2背面一般设有吊钩，以方便修正盘2的装吊和搬运。采用吊车和缆绳缓慢吊起修正盘2并且将其移出环抛机床，然后擦拭干净修正盘2的工作面；采用直尺和油笔标出修正盘2工作面的任一半径，并且标出修正盘2中心作为第0检测点，然后以直线度表桥12检测距离的一半为间距，沿该半径从内往外依次标出第1、2、…、n检测点；采用直线度表桥12依次检测第0至第n-1点，检测各点时直线度表桥12中间的探针15处于该点标记的位置，直线度表桥12两端的支点处于标记的半径方向，检测时手持直线度表桥12的检测方式与校准直线度表桥12时的检测方式相同，从而保证表桥的检测精度。各点的检测结果分别记为z0、z1、z2、…、zn-1。3)根据分段检测数据生成修正盘表面形状以修正盘2工作面的中心为原点，工作面标出的半径为X轴正方向，工作面中心垂直向外为Y轴正方向，建立直角坐标系；根据直线度表桥12的检测原理，中间探针15对应检测点的高度(hi)和两端支点对应的高度(hi-1,hi+1)满足以下关系：hi＝(hi-1+hi+1)/2+zi (1)其中zi为直线度表桥12的检测值；不失一般性，设定修正本文档来自技高网...

【技术保护点】
大口径环抛修正盘表面形状误差的检测方法，其特征在于，采用中间带有探针(15)的直线度表桥(12)沿修正盘半径方向分段检测各子段的直线度，然后通过数据处理获得整个半径方向的直线度。

【技术特征摘要】
1.大口径环抛修正盘表面形状误差的检测方法，其特征在于，采用中间带有探针(15)的直线度表桥(12)沿修正盘半径方向分段检测各子段的直线度，然后通过数据处理获得整个半径方向的直线度。2.如权利要求1所述的大口径环抛修正盘表面形状误差的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：1)较准直线度表桥；2)分段检测修正盘沿半径方形轮廓；3)根据分段检测数据生成修正盘表面形状，求得各检测点的高度，即获得修正盘的表面形状及其误差。3.如权利要求2所述的大口径环抛修正盘表面形状误差的检测方法，其特征在于，所述步骤1)为：将两件等高的桌台(8)并行分开放置，确保两者之间的距离处于直线度表桥(12)长度与平尺(10)长度之间，然后将平尺(10)工作面朝下横跨放在上述两件桌台(8)上；分别握住直线度表桥(12)的两端，将其两端的支点从下往上抵至平尺(10)的工作面上，此时直线度表桥(12)中间的探针(15)与平尺(10)的工作面接触，并通过千分表(16)显示探针(15)伸出的高度；最后调节千分表(16)使其指针读数为零，从而实现直线度表桥(12)的校准。4.如权利要求3所述的大口径环抛修正盘表面形状误差的检测方法，其特征在于，所述直线度表桥(12)检测距离为修正盘半径的1/2～1/4。5.如权利要求2所述的大口径环抛修正盘表面形状误差的检测方法，其特征在于，所述步骤2)为：擦拭干净修正盘(2)的工作面；标出...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖德锋，谢瑞清，陈贤华，赵世杰，王健，许乔，
申请(专利权)人：成都精密光学工程研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51