[發明專利]環形拋光中瀝青拋光盤表面鈍化狀態在線監測裝置與方法

有效

• 申請號: 202010930626.8
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112098417B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 廖德鋒;李潔;謝瑞清;趙世杰;張明壯;陳賢華;周煉;張清華;王建;許喬
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;B24B49/12
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發明公開了一種環形拋光中瀝青拋光盤表面鈍化狀態在線監測裝置與方法，瀝青拋光盤表面的淺紋線槽具有規則的紋理結構和紋路特征，隨著瀝青拋光盤表面的逐漸鈍化，其紋理結構和紋路特征也會隨之減弱，因此可以通過瀝青拋光盤表面的紋理分析來監測瀝青拋光盤表面的鈍化狀態。本發明提出采集瀝青拋光盤表面圖像，采用灰度共生矩陣法來監測瀝青拋光盤表面的紋理，采用灰度共生矩陣的特征參數定量地表征瀝青拋光盤表面的鈍化狀態，從而實現瀝青拋光盤表面鈍化狀態的實時在線監測。

技術領域

本發明涉及光學加工技術領域，更具體的說是涉及一種環形拋光中瀝青拋光盤表面鈍化狀態在線監測裝置與方法。

背景技術

環形拋光是加工大口徑平面光學元件的關鍵技術之一。環形拋光機床通常采用大尺寸、熱穩定性良好的天然花崗巖制成拋光盤基盤，基盤表面澆制環形的瀝青膠層作為拋光盤。瀝青拋光盤的環帶表面依次放有修正盤和工件盤，其中修正盤用于修正和控制瀝青拋光盤的形狀誤差，而工件盤則用于把持光學元件。加工時瀝青拋光盤、修正盤、工件盤均以一定的轉速繞逆時針方向勻速旋轉，放在工件盤內的光學元件在瀝青拋光盤及其承載的磨料顆粒作用下產生材料去除從而形成光學表面。

瀝青拋光盤表面的特征結構主要包括作為拋光液流道的溝槽以及用于把持磨料顆粒的淺紋線槽。拋光液溝槽的作用是將供給到瀝青拋光盤表面局部區域的拋光液輸送到各個區域，從而改善拋光液在瀝青拋光盤表面的分布均勻性。淺紋線槽用于把持磨料顆粒，為磨料顆粒提供把持力，使其可以磨損去除光學元件表面材料。因此，淺紋線槽直接決定了瀝青拋光盤對光學元件的材料去除能力。

淺紋線槽是采用專用的排齒刮刀對瀝青拋光盤表面進行修刮生成的。瀝青拋光盤是粘彈性材料，它在大尺寸修正盤和光學元件的加載壓力作用和相對運動條件下產生蠕變變形和剪切流變，瀝青拋光盤表面的淺紋線槽逐漸發生鈍化，使得瀝青拋光盤表面對光學元件的材料去除能力惡化。然而，目前環形拋光中缺乏瀝青拋光盤表面鈍化狀態的定量監測方法，從而忽略了瀝青拋光盤表面鈍化狀態對加工精度的影響。

因此，如何實現瀝青拋光盤表面鈍化狀態的實時監測是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種環形拋光中瀝青拋光盤表面鈍化狀態在線監測裝置與方法，瀝青拋光盤表面的淺紋線槽具有規則的紋理結構和紋路特征，隨著瀝青拋光盤表面的逐漸鈍化，其紋理結構和紋路特征也會隨之減弱，因此可以通過采集瀝青拋光盤表面圖像，對瀝青拋光盤表面的紋理進行分析來監測瀝青拋光盤表面的鈍化狀態。紋理分析方法中的灰度共生矩陣法是對圖像上具有一定位置關系的兩個灰度像素同時出現的概率進行統計，比較適合分析瀝青拋光盤表面具有固定排列方向和間距的淺紋線槽的紋理。因此本發明提出采用灰度共生矩陣法來監測瀝青拋光盤表面的紋理，采用灰度共生矩陣的特征參數定量地表征瀝青拋光盤表面的鈍化狀態，從而實現瀝青拋光盤表面鈍化狀態的實時在線監測。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種環形拋光中瀝青拋光盤表面鈍化狀態在線監測裝置，包括L形連接架，所述L形連接架下端設置有圓形孔，在所述圓形孔內設置有環形平板；在所述L形連接架上設置有傳感器安裝架，在所述傳感器安裝架上安裝有圖像采集傳感器，所述圖像采集傳感器對準所述環形平板；所述圖像采集傳感器通過信號與數據連接線連接至集成控制部件，所述集成控制部件控制所述圖像采集傳感器采集瀝青拋光盤表面圖像；所述圖像采集傳感器拍攝所述瀝青拋光盤表面圖像的取樣區域位于所述環形平板的內部，所述環形平板與瀝青拋光盤表面接觸。所述環形平板能夠阻擋外部拋光液進入內部取樣區域，從而確保所述內部取樣區域處于潔凈狀態。所述集成控制部件控制所述圖像采集傳感器采集所述瀝青拋光盤表面圖像。

優選的，所述L形連接架上部設置有通孔，利用螺釘通過所述通孔將所述L形連接架固定在環形拋光機床的直線導軌溜板上。

優選的，所述集成控制部件連接所述環形拋光機床的數控系統，實時獲取和控制所述環形拋光機床的各個運動軸的位置和速度。所述運動軸包括所述環形拋光機床的直線導軌和拋光盤旋轉軸。