CN109341889B - 环抛加工中光学元件内部温度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法涉及一种光学元件的温度测量方法，目的是为了克服环抛加工过程中光学元件内部温度分布无法准确获得的问题,具体步骤如下，步骤一、预先设置温度采集孔；步骤二、开启环形抛光机床并测量温度。本发明针对环抛加工中难以测量加工面温度的难题，根据玻璃元件内部温度单一方向均匀分布的特点，得到完整的矩形玻璃元件内部温度分布数据；通过本发明方法获得玻璃元件尤其时矩形玻璃元件的内部温度分布，进而可以推测加工时玻璃元件受热的形状变化过程，从而可以对环抛工艺参数加以调整来实现矩形玻璃元件的确定性控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学元件的温度测量方法，具体涉及环抛加工过程中对光学元件的厚度方向和水平方向上温度的测量方法。
背景技术
大型玻璃环抛机是一种用于对大型光学玻璃元件的平面进行精密抛磨的设备。对于大口径的玻璃元件，由于自身重力，在加工的过程中会和抛光盘之间存在摩擦力，进而产生热量，这种热量使大型光学玻璃元件局部温度升高，产生变形。
而光学元件在环抛加工过程中无法准确获得元件内部的温度分布情况，无法对元件的温度场加以控制，从而导致光学玻璃元件在加工过程中变形，对加工质量产生不可逆的破坏。
发明内容
本发明的目的是为了克服环抛加工过程中光学元件内部温度分布无法准确获得的问题，提供了一种环抛加工中光学元件内部温度的测量方法。
本发明的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法，具体步骤如下，
步骤一、在光学元件温度采集体上钻设有多个盲孔作为温度采集孔，多个温度采集孔以光学元件温度采集体中心点为圆心、呈同心圆环形阵列均匀排布；同时温度采集孔还沿着同心圆环阵列的多条半径分布；除圆心上的温度采集孔外，位于同心圆环形阵列同一条半径上的温度采集孔为一组，同一组内温度采集孔深度相同，且位于同一条直径上的两组温度采集孔深度不同；
步骤二、开启环抛机床，保持光学元件温度采集体与沥青盘贴合并同步运动，实时采集并保存各个温度采集孔底部的温度值，直至温度值不再变化，关闭环抛机床，继续采集并保存各个温度采集孔底部的温度值，当温度值不再变化时，停止采集，上述步骤所得的光学元件温度采集体的实时温度值即为光学元件内部温度。
本发明的有益效果是：
1、本发明针对环抛加工中难以测量加工面温度的难题，根据玻璃元件内部温度单一方向均匀分布的特点，采用热电阻配合记录仪测量矩形玻璃元件厚度方向与水平方向的温度数据，得到完整的矩形玻璃元件内部温度分布数据；
2、本发明能够极大的提高环抛加工中温度测量精度，测量精度提高了80％以上，且测量过程简单方便，通过本发明方法获得玻璃元件尤其时矩形玻璃元件的内部温度分布，进而可以推测加工时玻璃元件受热的形状变化过程，从而可以对环抛工艺参数加以调整来实现矩形玻璃元件的确定性控制。
附图说明
图1为本发明的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法中光学元件温度采集体的俯视结构示意图；
图2为本发明的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法中温度采集孔与温度传感器配合状态下的局部剖视结构示意图；
图3为本发明的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法中光学元件温度采集体与环形抛光机床配合时的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一
本发明的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法，具体步骤如下，
步骤一、在光学元件温度采集体1上钻设有多个盲孔作为温度采集孔2，多个温度采集孔2以光学元件温度采集体1中心点为圆心、呈同心圆环形阵列均匀排布；同时温度采集孔2还沿着同心圆环阵列的多条半径分布；除圆心上的温度采集孔2外，位于同心圆环形阵列同一条半径上的温度采集孔2为一组，同一组内温度采集孔2深度相同，且位于同一条直径上的两组温度采集孔2深度不同；
同心圆环包括多个半径不同的圆环，这些圆环同心设置且间距相等，间距的大小等于最小圆环的半径(50mm)；同心圆环仅是为了说明温度采集孔2而虚设的，并且由于光学元件温度采集体1的面积限制，外侧的圆环仅有部分落在光学元件温度采集体1上。
同时，温度采集孔2的分布也沿着多条圆环的半径(经过光学元件温度采集体1中心点)分布，即温度采集孔2落在多条半径与同心圆环圆周的交点上。位于不同半径上的温度采集孔2深度可以相同也可以不同，但是位于同一条直径上的两个半径上的两组温度采集孔2深度不能相同。
将保持环3固定于环形抛光机床的沥青盘4的上表面，光学元件温度采集体1嵌入保持环3内；光学元件温度采集体1嵌入保持环3内；确保光学元件温度采集体1贴合沥青盘4，且沥青盘4固定在环抛机的大理石底座8上；
步骤二、将环形抛光机床自带的保持环3固定于环形抛光机床的沥青盘4的上表面，光学元件温度采集体1嵌入保持环3内；光学元件温度采集体1嵌入保持环3内；确保光学元件温度采集体1贴合沥青盘4，且沥青盘4固定在环抛机的大理石底座8上；开启环抛机床，保持光学元件温度采集体1与沥青盘4贴合并同步运动，实时采集并保存各个温度采集孔2底部的温度值，直至温度值不再变化，关闭环抛机床，继续采集并保存各个温度采集孔2底部的温度值，当温度值不再变化时，停止采集，上述步骤所得的光学元件温度采集体1的实时温度值即为光学元件内部温度。
光学元件温度采集体1本身也为光学元件，而从光学元件温度采集体1获得温度分布数据后，再加工与光学元件温度采集体1相同的光学元件时，则不需要再次进行测量，而是根据从光学元件温度采集体1上获得的温度数据基础上进行元件环抛加工。
具体实施方式二
本具体实施方式二与具体实施方式一的区别在于，步骤二中利用温度采集装置采集各个温度采集孔2底部的温度值：如图2和图3所示，
温度采集装置包括多个温度传感器5和一个记录仪7；温度传感器5的数量与温度采集孔2数量相等；
将多个温度传感器5的测量端分别插入至多个温度采集孔2、并使得所述测量端与温度采集孔2的底面接触；
在温度采集孔2内填充隔热材料6，使得温度传感器5的测量端固定在温度采集孔2内；
将记录仪7固定在保持环3上，用于接收所有温度传感器5采集的温度信号。
具体实施方式三
本具体实施方式三与具体实施方式一或二的区别在于，如图1所示，光学元件温度采集体1的横截面为正方形或圆形。
该正方形的边长为430mm，厚度为80mm。
在光学元件温度采集体1的横截面为正方形的基础上，同心圆环的八条条半径分别落在光学元件温度采集体1的两条竖直中线和两条对角线上。
如图1所示，温度采集孔2分为多组，其中以光学元件温度采集体1上表面中点O处为分割点，将两条竖直中线和两条对角线分为八条线即OA、OB、OC、OD、OA’、OB’、OC’、OD’，每半条竖直中线与其顺时针方向夹角135°的半条对角线所构成的折线为一组，共分为四组即AOA’、BOB’、COC’、DOD’四条折线，除位于中点O处的温度采集孔2的深度为79mm，每条折线上的温度采集孔2各为一组，深度分别为20mm、40mm、60mm、79mm，直径均为5mm。
温度采集孔2还可以分布于光学元件温度采集体1的四角，目的是测量光学元件温度采集体1边缘温度。四角的温度采集孔2分别位于两条对角线的两端、且与光学元件温度采集体1的中点的距离相等，该四角的温度采集孔2的连线构成正方形，且竖直中线上的最外侧的温度采集孔2也落在该正方形的同一侧的边上。
横截面为圆形，则八条半径，相邻半径之间间隔45°，除中心点上的温度采集孔2的深度为79mm外，其中一条半径上的一组温度采集孔2与其顺时针夹角呈135°的另一条半径上的一组温度采集孔2深度相同，共分为四种深度，分别为20mm、40mm、60mm、79mm，直径均为5mm。
具体实施方式四
本具体实施方式四与具体实施方式二的区别在于，如图2所示，隔热材料6的填充高度与温度采集孔2开口平齐。保持光学元件温度采集体1的整体完整性。
具体实施方式五
本具体实施方式五与具体实施方式二或四的区别在于，隔热材料6为石英砂。因为光学元件测试体1的材料一般为玻璃，所以采用石英砂作为填充材料。
具体实施方式六
本具体实施方式六与具体实施方式二、三或四的区别在于，温度传感器5为热电阻。所述的热电阻可以采用贺利氏PT1000热电阻，精度为0.01℃，同时配合的记录仪7为无纸记录仪，该无纸记录仪的分辨率为0.01℃。PT1000热电阻的尾端引线端子连接高分辨率无纸记录仪的引脚。热电阻与记录仪7的具体连接方法为，拧松记录仪7的输入引脚螺丝，将热电阻的尾端的三支引线尾插插入记录仪7的引脚螺丝下方，之后再拧紧螺丝，热电阻和记录仪7连接完成。
Claims (6)
1.环抛加工中光学元件内部温度的测量方法，其特征在于，具体步骤如下，
步骤一、在光学元件温度采集体(1)上钻设有多个盲孔作为温度采集孔(2)，多个温度采集孔(2)以光学元件温度采集体(1)中心点为圆心、呈同心圆环形阵列均匀排布；除圆心上的温度采集孔(2)外，位于同心圆环形阵列同一条半径上的温度采集孔(2)为一组，同一组内温度采集孔(2)深度相同，且位于同一条直径上的两组温度采集孔(2)深度不同；
步骤二、开启环抛机床，保持光学元件温度采集体(1)与沥青盘(4)贴合并同步运动，实时采集并保存各个温度采集孔(2)底部的温度值，直至温度值不再变化，关闭环抛机床，继续采集并保存各个温度采集孔(2)底部的温度值，当温度值不再变化时，停止采集，上述步骤所得的光学元件温度采集体(1)的实时温度值即为光学元件内部温度；
从光学元件温度采集体(1)获得温度分布数据后，再加工与光学元件温度采集体(1)相同的光学元件时，则不需要再次进行测量，而是根据从光学元件温度采集体(1)上获得的温度数据基础上进行元件环抛加工。
2.根据权利要求1所述的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法，其特征在于，步骤二中利用温度采集装置采集各个温度采集孔(2)底部的温度值：
温度采集装置包括多个温度传感器(5)和一个记录仪(7)；温度传感器(5)的数量与温度采集孔(2)数量相等；
将多个温度传感器(5)的测量端分别插入至多个温度采集孔(2)、并使得所述测量端与温度采集孔(2)的底面接触；
在温度采集孔(2)内填充隔热材料(6)，使得温度传感器(5)的测量端固定在温度采集孔(2)内；
将记录仪(7)固定在保持环(3)上，用于接收所有温度传感器(5)采集的温度信号。
3.根据权利要求1或2所述的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法，其特征在于，光学元件温度采集体(1)的横截面为矩形或圆形。
4.根据权利要求2所述的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法，其特征在于，隔热材料(6)的填充高度与温度采集孔(2)开口平齐。
5.根据权利要求2或4所述的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法，其特征在于，隔热材料(6)为石英砂。
6.根据权利要求2或4所述的环抛加工中光学元件内部温度的测量方法，其特征在于，温度传感器(5)为热电阻。
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