[发明专利]一种芯轴表面质量自动调整检测系统及其工作方法

说明书

一种芯轴表面质量自动调整检测系统及其工作方法，属于超精密测量技术领域。底座上有运动模组及工业相机成像系统，运动模组上有自动调平机构及传感检测系统，自动调平机构上有载物台，载物台上有芯轴、自动调心机构；自动调平机构及自动调心机构均与传感检测系统及工业相机成像系统数据传输配合设置。方法如下：通过工业相机成像系统初步判定倾斜角度误差并通过调平支腿初步调节；芯轴旋转配合测头计算出倾斜角度误差再精密调平；将芯轴按环形线摆放；通过工业相机成像系统进行初步同心调整；芯轴旋转配合测头计算出偏心误差后精密调整；调整相机使用角度，配合传感检测系统对芯轴进行测量。本发明提高了芯轴测量效率和准确性。

技术领域

本发明涉及一种芯轴表面质量自动调整检测系统及其工作方法，属于超精密测量技术领域。

背景技术

Wolter-I型掠入射成像系统是一种重要的聚焦成像系统。目前X射线天文望远镜、X射线水窗显微镜、极紫外(EUV)光刻系统中的光学收集器中广泛采用Wolter-I型成像系统，它是一种基于二次旋转对称曲面组成的掠入射成像系统。由于单层Wolter-I型聚焦镜的有效面积非常有限，因此，大多数成像系统采用多层嵌套结构来增加有效集光面积。

Wolter-I型掠入射成像系统这种高精度内凹组合式掠入射成像非球面的加工和检验是十分困难的，为了降低加工难度，目前常采用复制工艺制造。

首先利用传统和超精密加工方法制造出与内凹表面形状和精度要求完全一致的芯轴外凸表面，然后利用气象沉积方法复制出聚焦镜反射表面，再经过电铸和脱模等工艺完成聚焦镜的制造。由于芯轴的表面质量与复制的反射表面质量一样高，因此在芯轴的制造过程中需要对其尺寸误差、表面粗糙度、波纹度和形状误差等性能指标进行多次精确测量，以便为后续复制工艺提供准确可靠的参考数据。

芯轴表面的检测方法有接触式和非接触式两种。

非接触式主要指光学检测方法，光学测量法可以提供很高的分辨率(亚纳米级)，但是测量范围是有限的，常用于测量空间频率尺度较小的微观粗糙度。若要延长测量范围，则通常以牺牲精度为代价。对于空间频率尺度较大的形状误差的测量，常采用子孔径拼接的方法，拼接误差是影响测量精度的关键因素。当工件尺寸增大时，子孔径的数量也随之增加，会导致测量时间长、数据处理复杂、引起误差传递和积累等问题。

接触式测量适用于加工过程中的面形测量，常用的接触测量仪器有三坐标测量仪(CMM)和轮廓仪等。CMM常用于工件尺寸的测量，测量范围大，分辨率可以达到亚微米级。轮廓仪是测量工件二维尺寸、表面轮廓形状、波纹度和粗糙度的常用仪器，具有分辨率高(亚纳米)、垂直测量范围大等优点。

但是，目前常用的接触和非接触测量仪器在正式测量前主要通过人工手动调整工件和测量传感器之间的位置关系，以便获得精准的测量结果，这种人工手动调整需要操作者具有丰富的实践经验，而且调整过程需要多次重复进行，完成一次测量耗时较长，降低了检测效率。

另外，常用测量仪器各有所长，有的适合大尺寸测量，有的适合微小范围评价，致使芯轴在制造过程中需要使用多个测量仪器完成表面质量检验，涉及多次调整，降低了生产效率，增加了测量过程中人为因素和其它不确定因素的几率，增加了对Wolter-I型芯轴表面进行精确测量的难度。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种芯轴表面质量自动调整检测系统及其工作方法。

实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种芯轴表面质量自动调整检测系统，包括底座、载物台、运动模组、自动调平机构、自动调心机构、工业相机成像系统以及传感检测系统；所述底座上设有运动模组以及工业相机成像系统，所述运动模组上设有自动调平机构以及传感检测系统，所述自动调平机构上设有载物台，所述载物台上放置有芯轴，并载物台上设有自动调心机构；自动调平机构以及自动调心机构均与传感检测系统以及工业相机成像系统数据传输配合设置。