大尺寸板条状光学元件的加工装置检测装置和加工方法与流程

本发明涉及板条状光学元件加工，特别是一种大尺寸板条状光学元件的加工装置检测装置和加工方法。

背景技术：

板条状光学元件在高功率激光系统、激光制造、增材制造、空间光学和军事等领域得到了愈来愈广泛的应用。目前的板条状光学元件朝着大径厚比和大尺寸方向发展。当前的板条光学元件在加工过程中由于自重的影响极容易产生变形而发生面形畸变；另外加工方式一般采用单片加工模式，加工效率极低且稳定性、一致性较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种大尺寸板条状光学元件的加工装置检测装置和加工方法，他克服了当前板条状光学元件，尤其是大口径板条状光学元件单片加工效率低、加工过程面形变化大，不能实现批量化加工的缺陷。本发明利用特殊的工装夹具和检测装置，实现了板条状光学元件拼盘式多件一次性加工和整盘面形检测，加工效率高，加工成本低，可实现板条状光学元件的批量化加工。

本发明的技术方案如下：

一种大尺寸板条状光学元件的加工装置和检测装置，其特点在于该加工装置包括拼盘式工装夹具和标准单轴抛光机；该拼盘式工装夹具包括：紧固元件、工件基板和上盘机构；待加工的板条光学元件粘合在所述的工件基板上，该工件基板与所述的上盘机构通过紧固元件连接在一起；

所述的检测装置包括：标准镜组件、待测整盘板条光学元件、可调承载、电脑控制端、竖式干涉仪、面形显示端和工作台；所述的标准镜组件与所述的竖式干涉仪自下而上固定连接并置于机架上配合使用，在所述的工作台面上具有一个通孔，依次设置电脑控制端、机架、面形显示端，所述的竖式干涉仪和标准镜组件位于所述的通孔的上方，所述的竖式干涉仪和面形显示端分别与所述的电脑控制端相连，所述的可调承载车置于所述的工作台面下并位于所述的竖式干涉仪下方。

所述的工件基板上开有平行通孔，便于板条状光学元件加工过程的散热和下盘操作；工件基板的尺寸可根据板条状光学元件的长度和宽度进行调节。

所述的竖式干涉仪采用竖式结构并配有直线导轨，可沿导轨在工作台平面上前后左右运动，便于测量待测整盘板条光学元件不同区域的面形数据。

所述的可调承载车的高度和进给可调，便于检测；另外配有滚轮和锁紧机构，便于运动和静止。

利用上述大尺寸板条状光学元件的加工装置和检测装置加工大尺寸板条状光学元件的方法，其特点在于该方法包括下列步骤：

1)将工件基板平放在工作平台上，在工件基板上均匀布点专用胶水；将板条光学元件均匀的、平行排布在所述的工件基板上进行拼盘；待胶水干燥、工件粘牢后形成整盘板条光学元件，将所述的整盘板条光学元件翻转，将所述的上盘机构贴合在所述的工件基板的底部，利用紧固元件将所述的工件基板和上盘机构固定在一起；

2)将拼盘完成的整个工装夹具的工件面朝下放在所述的标准单轴抛光机的抛光盘上，将标准单轴抛光机的铁笔与上盘机构进行连接；

3)启动标准单轴抛光机电源，加注抛光液，对的拼盘式多件板条光学元件(3)进行一次性加工；

4)停止运行单轴机，将工装夹具整盘取下，用去离子水将所述的整盘板条光学元件冲洗干净后，放在可调承载车上，通过可调承载车推到所述的竖式干涉仪的正下方；启动所述的电脑控制端和面形显示端并打开面形检测软件，调节所述的竖式干涉仪和标准镜组件的俯仰角和距离，并调节待测整盘板条光学元件的高度，直到所述的面形显示端上显示清晰的面形干涉条纹并记录数据，完成面形检测；

5)当整盘板条光学元件的面形检测不满足要求，则返回步骤2)，当整盘板条光学元件的面形检测满足要求，则进入下一步

6)将所述的板条状光学元件下盘。

本发明的优点是：

1)利用所述的工装夹具和检测装置，实现了板条状光学元件拼盘式多件一次性加工和整盘面形检测，加工效率高，加工成本低，可实现板条状光学元件的批量化加工。

2)本发明涉及的竖式干涉仪可实现前后左右移动，并可实现面形动态检测。

附图说明

图1为本发明大尺寸板条状光学元件加工所用的拼盘式工装夹具示意图；

图2为大尺寸板条状光学元件在线快速检测装置示意图；

图1中：1-紧固元件，2-工件基板，3-板条光学元件，4-上盘机构；

图2中：5-标准镜组件，6-待测整盘板条光学元件，7-可调承载车，8-电脑控制端，9-竖式干涉仪，10-面形显示端，11-工作台；

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

参阅图1和图2，由图可见，本发明大尺寸板条状光学元件的加工装置和检测装置，该加工装置包括拼盘式工装夹具和标准单轴抛光机；该拼盘式工装夹具包括：紧固元件1、工件基板2和上盘机构4；待加工的板条光学元件3粘合在所述的工件基板2上，该工件基板2与所述的上盘机构4通过紧固元件1连接在一起；

所述的检测装置包括标准镜组件5、可调承载车7、电脑控制端8、竖式干涉仪9、面形显示端10和工作台11；所述的标准镜组件5与所述的竖式干涉仪9自下而上固定连接并置于机架上配合使用，在所述的工作台11面上具有一个通孔，依次设置电脑控制端8、机架、面形显示端10，所述的竖式干涉仪9和标准镜组件5位于所述的通孔的上方，所述的竖式干涉仪9和面形显示端10分别与所述的电脑控制端8相连，所述的可调承载车7置于所述的工作台11面下所述的竖式干涉仪9的下方。

所述的工件基板2上开有平行通孔，便于板条状光学元件加工过程的散热和下盘操作；工件基板2的尺寸可根据板条状光学元件的长度和宽度进行调节。

所述的竖式干涉仪9采用竖式结构并配有直线导轨，可沿导轨在工作台平面上前后左右运动，便于测量待测整盘板条光学元件6不同区域的面形数据。

所述的可调承载车7的高度和进给可调，便于检测；另外配有滚轮和锁紧机构，便于运动和静止。

利用上述大尺寸板条状光学元件的加工装置和检测装置加工大尺寸板条状光学元件的方法，该方法包括下列步骤：

1)将工件基板2平放在工作平台上，在工件基板2上均匀布点专用胶水；将板条光学元件3均匀的、平行排布在所述的工件基板2上进行拼盘；待胶水干燥、工件粘牢后形成一个包括工件基板2的整盘板条光学元件6，将所述的整盘板条光学元件6翻转，将所述的上盘机构4贴合在所述的工件基板2的底部，利用紧固元件1将所述的工件基板2和上盘机构4固定在一起；

2)将拼盘完成的整个工装夹具的工件面朝下放在所述的标准单轴抛光机的抛光盘上，将标准单轴抛光机的铁笔与上盘机构4进行连接；

3)启动标准单轴抛光机电源，加注抛光液，对的拼盘式多件板条光学元件3进行一次性加工；

4)停止运行单轴机，将工装夹具整盘取下，用去离子水将所述的整盘板条光学元件6冲洗干净后，放在可调承载车7上，通过可调承载车7推到所述的竖式干涉仪9的正下方；启动所述的电脑控制端8和面形显示端10并打开面形检测软件，调节所述的竖式干涉仪9和标准镜组件5的俯仰角和距离，并调节待测整盘板条光学元件6的高度，直到所述的面形显示端10上显示清晰的面形干涉条纹并记录数据，完成面形检测；

5)当整盘板条光学元件6的面形检测不满足要求，则返回步骤2)，当整盘板条光学元件6的面形检测满足要求，则进入下一步

6)将所述的板条状光学元件下盘。

实验表明，本发明克服了当前板条状光学元件，尤其是大口径板条状光学元件单片加工效率低、加工过程面形变化大，不能实现批量化加工的缺陷。本发明根据板条状光学元件加工的特点，采用了特殊的工装夹具，实现了板条状光学元件的拼盘式加工，每次可实现十余片元件同时加工，且加工的稳定性和一致性良好。另外，根据上述拼盘式加工模式，又发明了竖式干涉检测装置，实现了整盘工件的不下盘式在线检测，极大的提高了检测效率。

本发明最大的特点是实现了板条状光学元件的整盘式加工和检测，极大的提高了加工效率，降低了加工成本，可实现该类元件的批量化加工。

利用特殊的工装夹具和检测装置，实现了板条状光学元件拼盘式多件一次性加工和整盘面形检测，加工效率高，加工成本低，可实现板条状光学元件的批量化加工。