[發明專利]一種刀具顫振狀態的在線檢測裝置有效
| 申請號： | 202111157590.5 | 申請日： | 2021-09-30 |
| 公開（公告）號： | CN113932909B | 公開（公告）日： | 2022-06-21 |
| 發明（設計）人： | 吉日嘎蘭圖;李文昊;劉兆武;尹云飛;王瑋;糜小濤;李曉天 | 申請（專利權）人： | 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 |
| 主分類號： | G01H9/00 | 分類號： | G01H9/00 |
| 代理公司： | 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218 | 代理人： | 陳新英 |
| 地址： | 130033 吉林省長春*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 刀具 狀態 在線 檢測 裝置 | ||
本發明提供了一種刀具顫振狀態的在線檢測裝置，包括雙頻激光干涉儀、第一分光棱鏡、激光干涉儀Y向測量單元、激光干涉儀X向測量單元、第三分光棱鏡、二維光柵、二維光柵衍射結構單元、光柵Z向位移測量單元、光柵Y向位移測量單元、光柵X向位移測量單元、第三反射鏡、二維光柵和第六反射鏡。通過激光干涉儀Y向測量單元和激光干涉儀X向測量單元測量第三反射鏡和第六反射鏡的位移，將位移作為刀具的位移對照數據，通過二維光柵、光柵Z向位移測量單元、光柵Y向位移測量單元和光柵X向位移測量單元得到基于光柵測量原理得到的刀具位移基礎數據，兩種數據進行對照得出刀具顫振狀態，本發明具有測量精度高的優點。
技術領域
本發明涉及到光學元件超精密制造技術領域，特別涉及一種刀具顫振狀態的在線檢測裝置。
背景技術
光柵的刻劃制造是一種超精密的周期性微結構加工過程。刻劃光柵時，光柵刻劃刀具按照其刃口的特定形狀對鋁模表面進行擠壓擦光，從而形成特定槽形形狀的周期性微結構的過程。光柵刻劃刀具的工作狀態相比于其他刀具（如車刀、銑刀等）具有很好的平穩性，其顫振狀態的定量數據是通過常用的手段（如振動傳感器、力傳感器、電流信號或聲音信號等）很難直接準確的獲取。但是對于光柵的擠壓成形機理而言刀具刃口與鋁膜的微小范圍內的相互作用就能夠帶來微米尺度，甚至納米尺度位移量的顫振，且由于刀具刃口狹小空間和其特殊的工作原理，無法安裝特定傳感器來實現直接測量。目前用的傳統的間接判別方法為對所刻劃光柵的雜散光及衍射光狀態進行觀察，可以給出非量化的評價。
隨著超精密光柵的刻劃制造需求及超精密光柵刻劃制造技術的發展，逐漸對光柵刻劃刀具工作平穩性提出更嚴格的要求，因此光柵刻劃時刀具顫振狀態的實時定量評價變得更加迫切，刀具顫振狀態的實時檢測也變得十分重要。
發明內容
本發明為解決上述問題，本發明目的在于提供一種基于二維光柵的刀具顫振狀態在線檢測裝置，基于二維光柵不同級次的衍射光，實現對光柵刻劃刀具在三個坐標方向的振動位移量的實時精密測量。
為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：
一種刀具顫振狀態的在線檢測裝置，包括雙頻激光干涉儀、第一分光棱鏡、激光干涉儀Y向測量單元、激光干涉儀X向測量單元、第三分光棱鏡、二維光柵衍射結構單元、光柵Z向位移測量單元、光柵Y向位移測量單元、光柵X向位移測量單元、第三反射鏡、二維光柵和第六反射鏡；
雙頻激光干涉儀的雙頻激光包括頻率為
第六反射鏡的鏡面固定平行設置在刀具的頂面上；
刀具的移動方向設置為Z向，二維光柵固定在刀具的側面上，側面的法向與Z向平行；
第三反射鏡固定在刀具上，第三反射鏡的鏡面、頂面和二維光柵的柵面互相垂直；
第六反射鏡的鏡面的法向設置為Y向，第三反射鏡的鏡面的法向設置為X向；
二維光柵的X向柵距和Y向柵距相等；
激光干涉儀Y向測量單元用于測量第三反射鏡的沿Y向激光測量位移QDy1；
激光干涉儀X向測量單元用于測量第六反射鏡的沿X向激光測量位移QDx1；
雙頻激光經第一分光棱鏡透射至第三分光棱鏡，經第三分光棱鏡反射，垂直入射至二維光柵，經二維光柵衍射產生五束衍射光，五束衍射光包括垂直二維光柵的柵面的第一束衍射光、沿X向柵距的第二束衍射光、沿X向柵距的第三束衍射光、沿Y向柵距的第四束衍射光、沿Y向柵距的第五束衍射光；
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