大口徑曲面光學元件微缺陷修復用可微調顯微檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實發明涉及一種曲面微缺陷檢測裝置。
【背景技術】
[0002]大口徑熔石英光學元件以其優良的光學性能，作為強激光輸出的核心光學元件，在激光核聚變裝置中起著非常重要作用。然而，熔石英光學元件在超精密機械加工及其高能激光打靶過程中，其表面容易產生尺度為幾十微米到亞毫米量級的裂紋、凹坑、燒蝕點等微缺陷。這些微缺陷會造成熔石英光學元件激光損傷閾值的急劇下降，在后續的高能激光打靶過程中，微缺陷的尺寸會急劇增長，并最終導致整塊光學元件破壞。由于微缺陷的尺寸過小，且要對其進行識別與定位，用于后續工序的激光修復，因此需要使用高倍顯微鏡及其帶有微調機構的裝置進行檢測。對于大口徑熔石英曲面光學元件，其尺寸為430mm X 430mm，微缺陷分布在光學元件不同區域，需對其表面進行全口徑的識別與定位，因此需要采用效率更高的線陣CCD進行快速掃描檢測，而由于該光學元件是曲面類零件，需要在Z軸方向進行缺陷檢測、監控CCD等的位置精確調整與控制。

【發明內容】

[0003]本發明是為了解決大口徑光學元件表面微缺陷的快速識別的定位精確度差的問題。針對光學元件表面上所有微缺陷點需要進行快速掃描處理、實時監測時垂直于工件方向的位置應精確調整與控制問題，提出了一種大口徑曲面光學元件微缺陷修復用可微調顯微檢測裝置。
[0004]本發明所述的大口徑曲面光學元件微缺陷修復用可微調顯微檢測裝置，該裝置包括暗場檢測單元、明場監測單元、光譜共焦精確測距單元和微系統安裝板；
[0005]所述光譜共焦精確測距單元包括光譜共焦測距儀、光學X軸精密微調滑臺、測距過渡板、測距V型塊夾具和測距夾緊裝置；
[0006]光學X軸精密微調滑臺的底面固定在微系統安裝板的上表面，光學X軸精密微調滑臺通過螺釘與測距過渡板的下表面固定連接，測距過渡板的上表面通過螺釘與測距V型塊夾具的底面固定連接，測距V型塊夾具的下部為梯形件，所述梯形件為倒置梯形，梯形件的側面設有加強筋，測距V型塊夾具的上部為開口向上的V型件，V型件中部開有水平方向通透的十字槽，所述V型件與梯形件為一體件，測距V型塊夾具的上方設有測距夾緊裝置；
[0007]所述測距夾緊裝置與兩根圓柱配合對放置在測距V型塊夾具V型槽內的光譜共焦測距儀進行夾緊，兩根圓柱的下端均固定在十字槽槽底，兩根圓柱的上端均從測距夾緊裝置穿出；
[0008]明場監測單元包括光學YZ軸精密微調滑臺、明場監測過渡板、明場監測V型塊夾具、明場監測面陣CCD和明場夾緊裝置；
[0009]光學YZ軸精密微調滑臺的底面固定在微系統安裝板的上表面，光學YZ軸精密微調滑臺通過螺釘與明場監測過渡板的下表面固定連接，明場監測過渡板的上表面通過螺釘與明場監測V型塊夾具的底面固定連接，明場監測V型塊夾具的下部為梯形件，梯形件的兩個側面設有加強筋，明場監測V型塊夾具的上部為開口向上的V型件，V型件中部開有水平通透的十字槽，所述V型件與梯形件為一體件，明場監測V型塊夾具的上方設有明場夾緊裝置；
[0010]所述明場夾緊裝置與兩根圓柱配合對放置在明場監測V型塊夾具V型槽內的明場監測面陣CCD進行夾緊，兩根圓柱的下端均設置在十字槽槽底，兩根圓柱的上端均從明場夾緊裝置穿出；
[0011]暗場檢測單元包括光學XZ軸精密微調滑臺、暗場檢測過渡板、暗場檢測V型塊夾具、暗場檢測線陣CCD、暗場光源和暗場夾緊裝置；
[0012]光學XZ軸精密微調滑臺的底面固定在微系統安裝板的上表面，光學XZ軸精密微調滑臺通過螺釘與暗場檢測過渡板的下表面固定連接，暗場檢測過渡板的上表面通過螺釘與暗場檢測V型塊夾具的底面固定連接，暗場檢測V型塊夾具的下部為梯形件，梯形件的兩個側面設有加強筋，暗場檢測V型塊夾具的上部為開口向上的V型件，V型件中部開有水平通透的十字槽，所述V型件與梯形件為一體件，暗場檢測V型塊夾具的上方設有暗場夾緊裝置，所述暗場夾緊裝置與兩根圓柱配合對放置在暗場檢測V型塊夾具V型槽內的暗場檢測線陣CCD進行夾緊，兩根圓柱的下端均設置在十字槽槽底，兩根圓柱的上端均從暗場夾緊裝置穿出；
[0013]暗場光源設置在暗場檢測單元和明場監測單元之間，暗場光源的軸線方向與暗場檢測線陣CCD的軸線成M度夾角，暗場光源的光線射向暗場檢測線陣CCD15的焦平面，且位于暗場檢測線陣CCD所檢測的視野內，所述M小于90度。
[0014]本發明所述的大口徑熔石英光學元件微缺陷修復用可微調式顯微檢測裝置，該裝置能夠實現線陣CCD、面陣CCD和光譜共焦測距儀的手動微調，并對大口徑光學元件表面的微缺陷實現快速掃描與精確定位，能夠對其微缺陷點進行實時有效監測。線陣CCD的大范圍掃描技術對大口徑光學元件的成像效率高，因此可實現快速掃描。當CCD傳感器與成像鏡頭的放大倍率確定后，其每次掃描區域的寬度即可確定，掃描長度則可由觸發頻率以及工件的相對運動速度、位移等確定。實現了大口徑熔石英光學元件表面幾十微米到亞毫米量級的微缺陷的有效觀測。
[0015]本發明的優點:
[0016](I)該裝置的夾具采用可拆卸結構，包括V型塊、預緊模塊和預緊壓片等幾個部分，既能快速拆卸和快速裝夾定位也能保證其穩定性；預緊壓片采用PU聚氨酯橡膠，在快速夾緊的同時可避免損壞顯微鏡。
[0017](2)該裝置采用三個精密微調滑臺，能夠實現X、Y、Z三軸的手動微調功能，微調行程為13_，微調精度優于3 μπι。
[0018](3)該裝置的暗場檢測系統采用線陣CCD對曲面光學元件表面微缺陷進行掃描，掃描速度可達到150mm/s，效率高；分辨率達到3.74ymX3.74 μ m，精度高，可實現大于10 μ m的微缺陷檢測。
[0019](4)該裝置的明場監測系統采用面陣CCD，可對暗場檢測系統給出的微缺陷點進行實際形貌監測，其分辨率為3.45 μ mX 3.45 μ m，可實現大于5 μ m的微缺陷監測。
[0020](5)該裝置采用的光譜共焦測距儀，對被測材質及表面不敏感，軸向測距精度為3 μ m0
[0021](6)整個掃描檢測和缺陷點的圖像處理時間能夠控制在30分鐘以內，檢測效率尚O
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明所述結構的主視圖；
[0023]圖2為本發明所述結構的俯視圖；
[0024]圖3為【具體實施方式】二中所述的XZ軸精密微調滑臺、暗場檢測V型塊夾具與暗場夾緊裝置安裝的立體結構示意圖；
[0025]圖4為【具體實施方式】五所述的暗場檢測線陣CCD全口徑掃描路徑圖。
【具體實施方式】
[0026]【具體實施方式】一、結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述的大口徑曲面光學元件微缺陷修復用可微調顯微檢測裝置，該裝置包括暗場檢測單元、明場監測單元、光譜共焦精確測距單元和微系統安裝板I ;
[0027]所述光譜共焦精確測距單元包括光譜共焦測距儀2、光學X軸精密微調滑臺3、測距過渡板4、測距V型塊夾具5和測距夾緊裝置6 ;
[0028]光學X軸精密微調滑臺3的底面固定在微系統安裝板I的上表面，光學X軸精密微調滑臺3通過螺釘與測距過渡板4的下表面固定連接，測距過渡板4的上表面通過螺釘與測距V型塊夾具5的底面固定連接，測距V型塊夾具5的下部為梯形件，所述梯形件為倒置梯形，梯形件的側面設有加強筋，測距V型塊夾具5的上部為開口向上的V型件，V型件中部開有水平方向通透的十字槽，所述V型件與梯形件為一體件，測距V型塊夾具5的上方設有測距夾緊裝置6 ;
[0029]所述測距夾緊裝置6與兩根圓柱配合對放置在測距V型塊夾具5V型槽內的光譜共焦測距儀2進行夾緊，兩根圓柱的下端均固定在十字槽槽底，兩根圓柱的上端均從測距夾緊裝置6穿出；
[0030]明場監測單元包括光學YZ軸精密微調滑臺7、明場監測過渡板8、明場監測V型塊夾具9、明場監測面陣CXDlO和明場夾緊裝置11 ；
[0031]光學YZ軸精密微調滑臺7的底面固定在微系統安裝板I的上表面，光學YZ軸精密微調滑臺7通過螺釘與明場監測過渡板8的下表面固定連接，明場監測過渡板8的上表面通過螺釘與明場監測V型塊夾具9的底面固定連接，明場監測V型塊夾具9的下部為梯形件，梯形