【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热丝cvd镀膜设备领域，尤其涉及一种金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统及方法。
技术介绍
1、金刚石是自然界中硬度最高的物质，具有高耐磨性、低摩擦因数、高化学惰性等特性。金刚石涂层常采用各种化学气相沉积法沉积，如热丝化学气相沉积法、等离子体化学气相沉积法，在车用铝合金、特种材料加工、刀具工业化等方面有广泛应用。
2、涂层能够有效提高刀具表面的硬度、耐磨性、润滑性和热屏蔽等性能，防止刀具过早的失效。在加工过程中，涂层与被加工材质对磨，膜层发生纳米级的磨损剥落，为保障其性能，通常要求膜层具有一定厚度且膜厚均匀性，一般厚度在1-20μm，膜厚均匀性在±15％。金刚石涂层硬度极高，脆性大，厚度大，其膜厚均匀性和膜厚控制要求更高。
3、目前在光学镀膜领域，膜层监测和控制方法较为常见。cn100437024c利用计算机对膜层的实时折射率在线测量来精确控制膜层厚度；cn113862629a利用光源、光谱采集仪、夹具孔等构成光路，对沉积在工件盘上的薄膜的透过率或反射率光谱进行实时采集，通过上位机计算实时获知薄膜厚度，实现了对光学薄膜厚度的在线直接监控。cn114589617b基于幅值法或相位法，采用电涡流传感线圈和检测电路器测量晶圆表面金属薄膜的膜厚。
4、精确控制膜层生长能有效提高刀具表面硬度、耐磨性、润滑性和热屏蔽等优异性能。由于刀具金刚石涂层厚，不透光，导电不良等因素，以上方法均无法达到精确控制；热丝金刚石涂层制造过程中，温度及气体等变化会对厚度有较大的影响，需要有较为准确的检测装置和测量方
5、在金刚石涂层刀具实际生产过程中，涂层厚度一般为线下测量，时效性不足；厚度控制主要通过人为干预，通过调整参数来补偿炉次间的差异，且无法实现精确控制膜厚。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统及方法，以实时检测膜厚。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供的一种金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，包括：载料组件，用于放置待镀膜件；激光收发组件，用于发射激光光束以及接收所述激光光束的信号强度；涂层组件，用于对所述待镀膜件进行镀膜；移动组件，用于驱动激光收发组件移动；控制单元，分别与所述激光收发组件、涂层组件和移动组件电连接，用于使所述激光光束的移动速率等于标准膜厚生长速率，并输出所述待镀膜件的实时膜厚；当激光收发组件实时获取的第二信号强度与所述激光光束经过膜厚生长起点时的第一信号强度相同时，所述待镀膜件的当前膜厚等于所述激光光束的位移距离。
3、优选地，所述载料组件包括镀膜治具和检测治具，所述待镀膜件包括待镀膜工件和待镀膜检测件，所述镀膜治具上安装有所述待镀膜工件，所述检测治具上安装有所述待镀膜检测件，且所述待镀膜工件与所述待镀膜检测件相互平齐；所述检测治具中设有使所述待镀膜检测件发生自转的夹持单元，所述激光收发组件与所述检测治具对应设置，使得所述激光光束与所述待镀膜检测件的边缘相切。
4、优选地，所述激光收发组件包括用于发射所述激光光束的激光发射单元和用于接收所述激光光束的信号强度的激光接收单元，所述激光发射单元设置在所述移动组件上。
5、优选地，所述激光发射单元包括激光发生器和激光分光器，所述激光发生器与激光分光器通过光纤连接，所述激光分光器设置于所述移动组件上，所述激光分光器包括进光口、挡板、透镜和出光口，所述挡板上设有光栅孔；所述激光发生器发出的激光光束从所述进光口进入所述激光分光器，依次经过光栅孔和透镜达到所述出光口。
6、优选地，所述载料组件还包括冷却平台，所述镀膜治具设置在所述冷却平台上，所述冷却平台内设有冷却回路。
7、优选地，还包括开关单元，所述开关单元分别与所述涂层组件和控制单元连接，用于接收所述控制单元的指令并控制所述涂层组件的工作状态。
8、本专利技术还提供一种金刚石涂层工件的实时膜厚监控方法，包括步骤：将待镀膜件放置在涂层腔室中；获取激光光束经过膜厚生长起点时的第一信号强度；接通电源，对所述待镀膜件进行镀膜，并移动所述激光光束；获取所述激光光束的第二信号强度，使所述第二信号强度与所述第一信号强度相同；根据所述激光光束的移动距离输出所述待镀膜件的实时膜厚。
9、优选地，获取激光光束经过膜厚生长起点时的第一信号强度步骤包括：预设所述激光光束的目标信号强度；将所述激光光束向所述待镀膜件的边缘移动，使所述第一信号强度等于所述目标信号强度。
10、优选地，获取所述激光光束的第二信号强度，使所述第二信号强度与所述第一信号强度相同的步骤包括：获取所述激光光束的第二信号强度；对比所述第二信号强度与所述第一信号强度，当所述第二信号强度与所述第一信号强度不相同时，调整所述电源的功率，使所述第二信号强度与所述第一信号强度相同。
11、优选地，还包括步骤：使所述待镀膜件自转一周，获取所述激光光束在所述待镀膜件转动时的信号强度变化曲线和/或平均强度值。
12、与现有技术相比，本专利技术设计了金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统和方法，通过激光光束的位移距离以及实时接收到的激光光束的信号强度获取镀膜工件的实时膜厚，可以实现膜厚的自动化测量，精确控制镀膜工件的涂层厚度，以保证金刚石涂层表面硬度、耐磨性、润滑性和热屏蔽等优异性能。
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1.一种金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，所述载料组件包括镀膜治具和检测治具，所述待镀膜件包括待镀膜工件和待镀膜检测件，所述镀膜治具上安装有所述待镀膜工件，所述检测治具上安装有所述待镀膜检测件，且所述待镀膜工件与所述待镀膜检测件相互平齐；所述检测治具中设有使所述待镀膜检测件发生自转的夹持单元，所述激光收发组件与所述检测治具对应设置，使得所述激光光束与所述待镀膜检测件的边缘相切。
3.根据权利要求1所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，所述激光收发组件包括用于发射所述激光光束的激光发射单元和用于接收所述激光光束的信号强度的激光接收单元，所述激光发射单元设置在所述移动组件上。
4.根据权利要求3所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，所述激光发射单元包括激光发生器和激光分光器，所述激光发生器与激光分光器通过光纤连接，所述激光分光器设置于所述移动组件上，所述激光分光器包括进光口、挡板、透镜和出光口，所述挡板上设有光栅孔；所述激光发生器发
5.根据权利要求2所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，所述载料组件还包括冷却平台，所述镀膜治具设置在所述冷却平台上，所述冷却平台内设有冷却回路。
6.根据权利要求1所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，还包括开关单元，所述开关单元分别与所述涂层组件和控制单元连接，用于接收所述控制单元的指令并控制所述涂层组件的工作状态。
7.一种金刚石涂层工件的实时膜厚监控方法，其特征在于，包括步骤：
8.根据权利要求7所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控方法，其特征在于，获取激光光束经过膜厚生长起点时的第一信号强度步骤包括：
9.根据权利要求7所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控方法，其特征在于，获取所述激光光束的第二信号强度，使所述第二信号强度与所述第一信号强度相同的步骤包括：
10.根据权利要求8所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控方法，其特征在于，还包括步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，所述载料组件包括镀膜治具和检测治具，所述待镀膜件包括待镀膜工件和待镀膜检测件，所述镀膜治具上安装有所述待镀膜工件，所述检测治具上安装有所述待镀膜检测件，且所述待镀膜工件与所述待镀膜检测件相互平齐；所述检测治具中设有使所述待镀膜检测件发生自转的夹持单元，所述激光收发组件与所述检测治具对应设置，使得所述激光光束与所述待镀膜检测件的边缘相切。
3.根据权利要求1所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，所述激光收发组件包括用于发射所述激光光束的激光发射单元和用于接收所述激光光束的信号强度的激光接收单元，所述激光发射单元设置在所述移动组件上。
4.根据权利要求3所述的金刚石涂层工件的实时膜厚监控系统，其特征在于，所述激光发射单元包括激光发生器和激光分光器，所述激光发生器与激光分光器通过光纤连接，所述激光分光器设置于所述移动组件上，所述激光分光器包括进光口、挡板、透镜和出光口，所述挡板上...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹时义，李浩，龚文安，赵紫锋，王俊锋，
申请(专利权)人：广东鼎泰高科技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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