[发明专利]一种工件抛光检测装置

说明书

本发明公开了一种工件抛光检测装置。该装置由支架、抛光头、气缸、测头、安装板和激光测距仪组成。工作时将测头固定连接在气缸活塞的下端，气缸运动到下限位时，测头接触式测量工件表面，获取位姿数据，采用最小二乘法计算得到理论工件坐标系与机床坐标系间的变换矩阵，免去装调工件位姿的工序；激光测距仪位于抛光头的Z向正下方，激光测距仪连续扫描工件表面获取等法向间距的抛光轨迹，校核工件位姿免装调时坐标系转换的正确性、校核等法向间距抛光数控程序的正确性、验证抛光数控程序与机床伺服性能的匹配性。该装置节省了抛光工艺辅助时间，保证抛光工艺过程等法向间距抛光，提高了抛光去除的可靠性、抛光质量的可控性和抛光工艺效率。

技术领域

本发明属于超精密光学元件抛光技术领域，具体涉及一种工件抛光检测装置。

背景技术

磁流变抛光技术利用抛光去除函数的高稳定性，实现对光学元件的精确微量去除，具有加工确定性高、收敛效率稳定、边缘效应可控、亚表面破坏层小以及加工大径厚比的光学镜面不存在复印效应，能很好满足天文光学、强激光等领域光学元件的超精密加工要求。对于磁流变抛光大口径光学元件、尤其是大口径非球面等复杂型面高面形精度的光学元件，工程实践中依靠人工手动方式对抛光元件找正、调姿，辅助工艺时间长、且装夹精度影响抛光质量和抛光收敛效率；精抛元件面形时，由于抛光去除量的较大差异引起不同位置驻留时间的差异，机床伺服运动要求较大的速度、加速度，抛光NC程序与实际机床伺服性能不匹配，抛光工艺过程较大的动态轮廓误差导致抛光去除特性不稳定，产生较大的加工误差、影响抛光质量和收敛效率。中国专利文献库公开的苏州椒图电子有限公司的名称为“一种曲面轮廓测量方法”（CN 105823411 A）的专利申请，将矩阵电路贴附在待测曲面上，通过侦测矩阵电路上相邻两电场通道间的距离值，计算原待测曲面的形状，该方法测量精度和分辨率受限于矩阵电路的电场通道、没有建立待测曲面与放置点间的基准，无法用于抛光工艺的在位调姿和抛光轨迹校核。中国专利文献库公开的大连理工大学的名称为“随动与轮廓误差在线协同补偿方法”（CN201610626499.6 A）的专利申请，基于高精度轮廓误差适量估计轮廓误差并补偿，以提高伺服运动的轮廓精度，但未提及如何测量与验证方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工件抛光检测装置。

本发明的工件抛光检测装置包括支架、抛光头、气缸、测头、安装板和激光测距仪，其连接关系是，所述的支架固定安装在机床主轴末端，所述的抛光头、气缸分别固定连接在支架上，与支架整体移动；所述的抛光头的底部通过磁力附着有抛光缎带；所述的测头固定连接在气缸活塞的下端，测头随气缸的伸缩上下移动，到达气缸运动的下限位时，测头测量工件位姿，到达气缸运动的上限位时，测头停止测量；所述的激光测距仪固定连接在安装板上，在激光测距仪校核抛光轨迹工作时，将安装板安装在支架上，激光测距仪位于抛光头的Z向中心正下方，激光测距仪测量抛光缎带与工件表面的等法向间距，在激光测距仪停止校核抛光轨迹工作后，将安装板从支架上拆卸下来。

所述的测头的工作位置在Z向的最低点，且低于抛光缎带的最低点，测头与抛光缎带的最低点的距离大于等于20mm。

所述的安装板上加工有三直角基准面，通过三直角基准面定位安装板在支架上的安装位置，再用螺钉固定连接在支架上。

本发明的工件抛光检测装置的工作步骤如下：

步骤101：开始测量时，将工件放置于机床工作台上，工件的放置方位与理论坐标系对应一致；

步骤102：在机床工作台上装夹工件，并固定工件；

步骤103：在位测量工件位姿，即根据工件表面复杂程度及尺寸大小选择测量点数和测量分布点，通过手动或机床自动控制测头接触工件表面轮廓和表面不同位置，获取其在机床坐标系中位置坐标的测量值，当工件表面为平面件时取 ，当工件表面为曲面件时取；

步骤104：根据测量值，计算理论工件坐标系与机床坐标系间的映射关系：