一种用于工件的表面形貌测量的系统、用于测量系统的装置制造方法及图纸

一种用于工件的表面形貌测量的系统，所述系统包括：传感器；移动系统，所述移动系统配置为沿x‑方向、y‑方向和z‑方向移动所述传感器或工件；实施装置，所述实施装置配置为将冷却剂从所述工件的表面上的一个或多个测量点排开，其中，排开所述冷却剂使得所述传感器能够在一个或多个所述测量点进行检测。所述传感器配置为在机加工过程中从所述工件的表面上的一个或多个所述测量点获取测量结果，在所述机加工过程中所述工件处于基于利用所述实施装置将所述冷却剂从一个或多个所述测量点排开的冷却剂条件下。

A system for measuring the surface morphology of a workpiece and a device used for measuring systems

A system for measurement of surface topography of the workpiece, the system comprises a sensor; mobile system, the mobile system is configured to move the sensor or the workpiece along the X direction, Y direction and Z direction; the implementation of the implementation of device, device configuration for the coolant from one or more measurement the surface of the workpiece on the line, the line of the coolant so that the sensor is capable of measuring points were detected in one or more of the. The sensor is configured in the machining process on the surface of the workpiece on one or more of the measuring points to obtain measurement results in the machining process of the workpiece in the implementation of device based on the coolant from one or more of the measurement of coolant conditions the next row.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于工件的表面形貌测量的系统、用于测量系统的装置相关申请的交叉引用本专利申请要求申请日为2014年9月9日、申请号为No.62/070,900的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部内容以引用的方式整体结合于此。
技术介绍
加工过程通常会产生大量的热量和很多碎片或碎件。为了增加制造设备的精度、增强表面质量、并最终延长工具寿命，必须将大量的热量降低。为了减小对设备的工件的表面的损伤，必须清除碎片和瑕疵。使用冷却剂、冷却流体、冷却油或者冷却雾是达到上述两个要求的最常见的方法。由于冷却剂可能从任意方向喷射，并导致冷却剂溅射到各个位置，因此在加工过程中使用冷却剂通常会在工件的表面形成不透明的阻隔层。除此之外，在很多情况下，冷却液的溅射导致工件浸泡在冷却剂层中。当这种情况发生时，试图排开冷却剂可能导致气泡的产生或破裂，从而引起工件震动，导致测量误差。
技术实现思路
在一种示例性实施方式中，提供了一种用于工件的表面形貌测量的系统。所述系统包括：传感器；移动系统，所述移动系统配置为沿x-方向、y-方向、z-方向移动传感器或者工件；实施装置，所述实施装置配置为将冷却剂从工件的表面上的一个或多个测量点排开，其中，排开所述冷却剂使得所述传感器能够对一个或多个测量点进行检测。所述传感器配置为在机加工过程中从所述工件的表面上的一个或多个测量点获取测量结果，在所述机加工过程中所述工件处于基于利用所述实施装置将冷却剂被从一个或多个测量点排开的冷却剂条件下。附图说明下文中将根据示例性附图对本技术进行更详细的描述。本技术不限于示例性的实施方式。此处描述和/或展示的所有特征都可以单独使用或者与本技术实施方式中进行的结合使用。通过参照附图阅读下文中的详细描述，本技术的多个实施方式的特征和优点将更加清晰，其中：图1描绘了测量系统的示意图；图1A描绘了图1中的测量系统的多个变形；图2A-2B描绘了实施装置的模型；图3描绘了所述实施装置的模型的工作原理；图4描绘了所述实施装置的模型的俯视图；图5描绘了所述实施装置的模型的主视图；图6描绘了所述实施装置的模型的横截面图；图7描绘了所述实施装置的模型的仰视图；图8描绘了所述实施装置的模型的另一个仰视图；图9描绘了传感器的视图；图10描绘了测量系统的侧视图；图11描绘了测量系统的主视图；图12描绘了所述测量系统中包含的z轴编码器系统；图13描绘了所述测量系统中包含的x轴编码器系统；图14描绘了实施装置调节系统；图15描绘了实施装置后盖；图16描绘了实施装置前盖；图17描绘了工件样本；图18描绘了工件的表面；图19描绘了工件的表面粗糙度示意图；图20描绘了冷却剂箱；图21描绘了放置在所述冷却剂箱中的工件；图22描绘了冷却剂喷嘴；图23描绘了填充有冷却剂的冷却剂箱；图24描绘了无冷却剂的tc测试的主视图；图25描绘了无冷却剂的tc测试的侧视图；图26描绘了有冷却剂的tc测试的主视图；图27描绘了有冷却剂的tc测试的侧视图；图28描绘了有冷却剂的工作条件下实施装置后盖的视图；图29描绘了有冷却剂的工作条件下实施装置前盖的视图；图30描绘了来自前方的冷却剂的主视图；图31描绘了来自前方的冷却剂的侧视图；图32描绘了来自后方的冷却剂的侧视图；图33描绘了来自侧方的冷却剂的主视图；图34描绘了来自侧方的冷却剂的侧视图；图35是根据特定实施方式的测量系统和测试系统的流程图；图36A-H是数据采集软件的示例性截图；图37描绘了数据采集软件的数据处理图形用户界面(dataprocessingGUIinterface)；图38描绘了数据采集软件的数据处理图形用户帮助界面；图39是展示x轴正方向的随机残差评估的曲线；图40是展示x轴负方向的随机残差评估的曲线；图41是展示z轴正方向的随机残差评估的曲线；图42是展示每个点的x轴正方向的系统残差评估的曲线；图43是展示每个点的x轴负方向的系统残差评估的曲线；图44是展示每个点的z轴正方向的系统残差评估的曲线；图45A-D展示了两个不同晶片(晶片1和晶片2)上的多个测量结果；图46A-B展示了铝制工件的测量结果；图47A是用于具有柱形表面的工件的实施装置的示例图；图47B是用于具有球形表面的工件的实施装置的示例图；图48A-C是实施装置的多个示例性视图，展示了示例性尺寸信息。具体实施方式此处描述的测量系统的多种实施方式都使得能够对冷却剂条件下的加工过程中进行非接触光学测量。非接触测量的测量部分不与工件接触。非接触测量方法的实施例包括光学法、电磁法、电学法、超声波法和压力法(pneunaticmethod)。非接触测量提供了不在工件的表面留下损伤的优点。此外，非接触光学传感器能够提供高精度和高效率的非接触测量。在依赖于冷却剂的加工过程中，冷却剂可能从任意方向喷射，并导致冷却剂溅射到各个位置，从而覆盖工件的表面。一种示例性实施方式提供一种非接触测量传感器，以精确测量处于冷却剂条件下的工件，所述冷却剂条件是指加工过程中使用冷却剂并且可能导致工件被浸泡在冷却剂中的条件。测量方法可以被分为三种类型：在线测量、离线测量(post-processmeasurement)和在位测量(in-situmeasurement)。在线测量是正在加工工件时执行且不会打断加工过程的测量。本公开的特定实施方式将提供允许改进产品质量和生产率的在线测量的方式。在一种示例性实施方式中，提供一种测量系统，所述测量系统能够在冷却剂条件下在线光学测量工件的表面形貌z(x,y)或表面形貌y(x,z)。表达式z(x,y)通常用于单次独立计量的实验室实验(stand-alonemetrologylabtest)中。表达式y(x,z)通常用于在加工过程中。为了简化描述，表达式y(x,z)将会被用于表示工件的表面形貌。所述测量系统的示例性实施方式提供了一种能够在y方向高精测量的精密传感器。此外，这些示例性实施方式可以提供3D移动系统，由于这种类型的精密传感器通常沿y方向的量程(measurementrange)有限，所以，所述3D移动系统用于沿着x方向和z方向移动传感器或者工件，并用于沿y方向移动传感器或者工件以实现沿y方向的传感器位置调节，该3D移动系统通常由三个精密平台实现。例如，某些传感器只可以测量小于300μm的特征。对于超过这个量程的测量，所述传感器将无法工作。因此，利用y平台的设计方案能够解决量程的问题。所述测量系统的示例性实施方式还可以装配有特殊设计的一个或多个实施装置(applicator)，该实施装置用于处理特定的冷却剂问题。所述实施装置的设计可以包括多个特征，例如，该多个特征包括：(1)气柱锥(airbeamcone)或气柱结构；(2)仅用气体充满小的封闭空间；(3)气体逸出锥(airescapecone)或气体逸出结构；和(4)测量路径(measurementpath)。下文中对这些特征进行了更加详细的讨论：(1)气柱锥或气柱结构。气柱产生器可以产生多个气柱，并且，如图1-图7所描绘的，多个气柱沿锥形表面均匀分布。所述气柱的喷嘴或尖端在位于所述实施装置底部的直径为φar的气柱环上。每个气柱喷嘴φa都是倾斜的，并且相对工件表面的角度为αa，以允许将冷却剂从测量点(x,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工件的表面形貌测量的系统，所述系统包括：传感器；移动系统，所述移动系统配置为沿x‑方向、y‑方向和z‑方向移动所述传感器或工件；实施装置，所述实施装置配置为将冷却剂从所述工件的表面上的一个或多个测量点排开，其中，排开所述冷却剂使得所述传感器能够在一个或多个所述测量点进行检测；其中，所述传感器配置为在机加工过程中从所述工件的表面上的一个或多个所述测量点获取测量结果，在所述机加工过程中所述工件处于基于利用所述实施装置将所述冷却剂从一个或多个所述测量点排开的冷却剂条件下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.09 US 62/070,9001.一种用于工件的表面形貌测量的系统，所述系统包括：传感器；移动系统，所述移动系统配置为沿x-方向、y-方向和z-方向移动所述传感器或工件；实施装置，所述实施装置配置为将冷却剂从所述工件的表面上的一个或多个测量点排开，其中，排开所述冷却剂使得所述传感器能够在一个或多个所述测量点进行检测；其中，所述传感器配置为在机加工过程中从所述工件的表面上的一个或多个所述测量点获取测量结果，在所述机加工过程中所述工件处于基于利用所述实施装置将所述冷却剂从一个或多个所述测量点排开的冷却剂条件下。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述实施装置包括多个气柱产生器，多个所述气柱产生器环绕一个或者多个所述测量点，其中，多个所述气柱产生器配置为将多个方向的所述冷却剂从一个或多个测量点排开。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述实施装置被置于所述工件的表面附近，以使得在所述实施装置和所述工件的表面之间形成封闭的气体空间。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述实施装置包括通道，使用过的气体通过所述通道穿过所述实施装置的主体逸出。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述通道为锥形。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述实施装置包括第二通道，使用过的气体通过所述第二通道穿过所述实施装置的主体逸出，并且其中，所述第二通道为圆柱形。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述实施装置包括管状结构，该管状结构配置为为所述传感器与所述工件上的一个或多个测量点之间提供一个或多个路径。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述实施装置配置为排开冷却流体、冷却雾和/或冷却油。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述实施装置包括底表面，所述底表面与所述工件的表面大致匹配。10.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：存储器，所述存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：高咏生，李锐鹏，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：新型
国别省市：中国香港,81