[發明專利]環拋階段磨削量在線監測裝置及磨削量在線監測方法

有效

• 申請號: 201210591550.6
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103144036A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 陳磊;李金鵬;李博;何勇;王青;朱日宏;李建欣;烏蘭圖雅;鄭東暉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B24B49/12
• 分類號: B24B49/12;G01B11/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域：

本發明屬于光干涉計量領域，特別是一種可用于環拋機上的實現在線監測磨削量的裝置以及基于該裝置進行實時監測磨削量的方法。?

背景技術

高精度的光學元件，尤其是大口徑高精度的光學元件經過成型、精磨和初拋工序后，一般都采用環形拋光（環拋）或者環拋與數控的組合加工來完成最終的精密拋光。在光學元件加工過程中，環拋是光學元件表面由精密到超精密的關鍵一步。?

目前，國內環拋階段的磨削量檢測全部采用離線方式，工件的環拋工序與面形檢測工序是分離的。技術工人對工件進行環拋加工到一定階段，將工件從環拋機上取下，利用面形檢測裝置(例如數字干涉儀)檢測工件面形，依據檢測結果調節環拋機參數繼續環拋加工，如此交替進行環拋加工與面形檢測直至工件達到加工要求。?

這種離線式面形檢測方式，有以下缺陷：?

1.該檢測方式使得環拋加工對操作者的經驗依賴增強，工藝的自動化程度降低。測得工件面形數據后，磨削量與環拋機參數的設定以及環拋時間的關系很大程度上依賴于技術工人的經驗，限制工藝的工程化發展。?

2.該檢測方式降低了環拋加工質量的穩定性。由于鏡片裝夾姿態將導致面形變化，而環拋加工時工件的姿態與檢測時不同，這樣檢測結果勢必誤導技術工人選擇環拋機參數，降低了工件加工質量的穩定性。?

3.該檢測方式降低了工件加工的生產效率。采用離線式檢測工件面形，使其制造成本和工時占整個制造流程的50%以上。?

因此面形檢測始終是大口徑平面光學元件冷加工流程線中的瓶頸。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種環拋階段磨削量在線監測裝置以及磨削量實時監測方法。?

實現本發明目的的技術方案為：一種環拋階段磨削量在線監測裝置，包括白?光光源1、準直鏡2、起偏器3、普通分光鏡4、寬光譜偏振分光棱鏡5、色散補償鏡6、參考反射鏡7，檢偏器8、CCD9和顯示屏10；光路結構沿光路行進方向依次是光源1、準直鏡2、起偏器3、普通分光鏡4、寬光譜偏振分光棱鏡5，之后光束分為兩路：一路經過色散補償鏡6、參考反射鏡7，為參考光；一路經過工件，為測試光，這兩路光方向相互垂直；之后兩束光原路返回，在寬光譜分光棱鏡5出射合并回到普通分光鏡4；普通分光鏡4反射面所在平面與光路系統光軸成45°，從寬光譜偏振分光棱鏡5出射的合成光在普通分光鏡4反射面反射，之后一起從檢偏器8透射而出，最后入射到CCD9；CCD9與顯示屏10連接，輸出干涉條紋。?

色散補償器件6采用與待磨工件厚度相同且基底材料相同的標準工件。?

光源1為白光光源或單色光LED。?

一種實時監測磨削量的方法，步驟如下：?

a)標定磨削量在線監測裝置；將磨削量在線裝置中的白光光源換成波長已知的單色光LED，根據條紋間距以及顯示屏10上標注的刻度尺上的讀數確定條紋偏移量以及光程變化量之間的比例系數C，由該比例系數確定刻度尺上讀出的白光條紋偏移量與實際磨削量的關系；?

b)實測磨削量：將磨削量在線裝置中的單色光LED換成白光光源，旋轉起偏器3調節測試光與參考光相對光強；環拋過程中監測白光中心條紋偏移量，直至磨削量達到要求為止。?

白光條紋偏移量與實際磨削量關系?

δ=ΔL′/n_eC?

ΔL’為白光中心條紋偏移量，n_e為白光等效折射率，C為條紋偏移量與光程差變化量之間的比例系數。?

實時檢測磨削量的方法為：邊對工件進行環拋，邊從顯示屏上檢測中心條紋的偏移。?

本發明與現有技術相比，顯著優點為：實現了工件環拋加工與磨削量監測的同步；降低環拋對技師經驗的依賴性；降低工件檢測成本，尤其是大口徑工件的檢測成本；調整步驟簡單，操作方便快捷。?

附圖說明

圖1是磨削量實時監測裝置光學結構。?

圖2是待磨工件以及待磨區域的定義。?

圖3是磨削量監測裝置標定條紋圖。?

圖4是工件磨削量監測示意圖。?

圖5是環拋過程中條紋偏移示意圖。?

具體實施方式

玻璃磨削量反應為磨削量監測裝置中光程差的變化量，光程差的變化量反應為條紋的偏移量，通過監測條紋的偏移量可達到在線監測磨削量的目的，要實現該發明需包含以下內容：?

1．提供一種可用于環拋機的白光干涉工件磨削量在線監測裝置(以下簡稱磨削量監測裝置)。該裝置可調節白光干涉條紋的對比度，也可以消除色散對白光干涉造成的影響。?