膠合透鏡定心加工中光軸確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)裝調(diào)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及膠合透鏡定心加工中光軸確定的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]雙膠合鏡是通過膠粘的方式將兩個(gè)單透鏡同曲率面粘接形成一體的光學(xué)元件。如圖1所示，雙膠合鏡有三個(gè)面，I面11，2面21，3面31，對(duì)應(yīng)有I面的球心像12、2面的球心像22，3面的球心像；其中2面為膠合面即兩光學(xué)零件曲率相同的粘接面。由光學(xué)理論可以知道，每個(gè)光學(xué)面都有一個(gè)曲率中心且雙膠合鏡的3個(gè)曲率中心都在一條直線上，這條直線就是雙膠合鏡的光軸。
[0003]實(shí)際透鏡膠合過程中，由于膠層厚度、對(duì)準(zhǔn)精度、操作人員主觀因素等誤差，造成膠合后的透鏡的三個(gè)曲率中心不在一條直線上，如圖2所示，三個(gè)面的曲率中心兩兩相連形成一個(gè)曲率三角形。將雙膠合透鏡固定于定心工裝后，通過內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡可以觀察到3個(gè)球心自準(zhǔn)直像，任意兩個(gè)球心像都可以確定一條膠合鏡的光軸，此時(shí)如何確定膠合鏡的光軸成為一個(gè)關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的膠合鏡定心選擇光軸僅憑操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)，選擇膠合鏡第一面和最后一面的球心連線作為定心加工的光軸基準(zhǔn)，調(diào)整這兩個(gè)球心像不晃動(dòng)，進(jìn)而車削膠合鏡框的相關(guān)配合尺寸，完成加工過程。
[0004]此方法缺點(diǎn):
[0005]1、定心加工光軸選擇沒有依據(jù)，不能達(dá)到最佳的定心精度；
[0006]2、批量生產(chǎn)時(shí)，廢品率較高，且找不到原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有的膠合鏡定心加工光軸選擇的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種確定膠合鏡光軸的方法。
[0008]本明的技術(shù)解決方案:
[0009]膠合透鏡定心加工中光軸確定方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0010]I】搭建光學(xué)系統(tǒng):
[0011]包括車床回轉(zhuǎn)軸、姿態(tài)控制工裝、鏡框、內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡、C⑶相機(jī)以及PC機(jī)，所述姿態(tài)調(diào)整工裝設(shè)置在車床回轉(zhuǎn)軸上，所述鏡框設(shè)置在姿態(tài)調(diào)整工裝的一端，所述內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡位于鏡框的出射窗口的正前方，且內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的另一端通過CCD相機(jī)與PC機(jī)連接；鏡框內(nèi)固定有膠合透鏡；膠合透鏡的I面朝向內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，膠合透鏡的2面為膠合面，膠合透鏡的3面為朝向姿態(tài)控制工裝；
[0012]2】將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到膠合透鏡的I面、2面、3面的球心位置，在PC機(jī)上尋找膠合透鏡各面的球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)，形成一個(gè)虛三角形；
[0013]3】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，直至虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)不晃動(dòng)，此時(shí)虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)的連線即為膠合透鏡的光軸；
[0014]4】膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即膠合透鏡光軸與車床回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重合。
[0015]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn):
[0016]本發(fā)明提高的膠合透鏡定心的加工的精確度。
【附圖說明】
[0017]圖1為理想狀態(tài)下膠合透鏡示意圖；
[0018]圖2為現(xiàn)實(shí)情況下膠合透鏡示意圖；
[0019]圖3為確定膠合透鏡光軸的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為確定膠合透鏡光軸原理示意圖；
[0021]其中附圖標(biāo)記為:1_車床回轉(zhuǎn)軸，2-姿態(tài)控制工裝，3-鏡框，4-膠合透鏡，5-內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，6-CXD相機(jī)，7-PC機(jī)，11-1面，21-2面，31_3面，12_1面的球心像，22-2面的球心像，32-3面的球心像。
【具體實(shí)施方式】
[0022]由幾何光學(xué)理論可知，雙膠合鏡的光軸確定有以下三種情況:
[0023]1.以雙膠合透鏡第I面和第2面為基準(zhǔn)，則選擇第I面和第2面的曲率中心的連線L12作為膠合鏡的光軸；
[0024]2.以雙膠合透鏡第2面和第3面為基準(zhǔn)，則選擇第2面和第3面的曲率中心的連線L23作為膠合鏡的光軸；
[0025]3.以雙膠合透鏡第I面和第3面為基準(zhǔn)，則選擇第I面和第3面的曲率中心的連線L13作為膠合鏡的光軸；
[0026]如何選擇雙膠合鏡的光軸基準(zhǔn)呢？
[0027]分別將曲率三角形的三個(gè)頂點(diǎn)向其對(duì)應(yīng)線段做垂線，如圖4所示，垂線分別為hl、h2、h3，由幾何三角形相關(guān)定律可知，三角形最長(zhǎng)邊對(duì)應(yīng)的垂線最短。也就是說，將組成曲率三角形邊長(zhǎng)最長(zhǎng)的兩個(gè)球心像調(diào)整至不晃動(dòng)，第三個(gè)球心像此時(shí)的晃動(dòng)量最小。因此我們就選擇曲率三角形中邊長(zhǎng)最長(zhǎng)的曲率中心連線作為雙膠合鏡的光軸。
[0028]于是提出一種膠合透鏡的光軸確定方法，包括以下步驟:
[0029]I】搭建光學(xué)系統(tǒng)，如圖3所示；
[0030]包括車床回轉(zhuǎn)軸1、姿態(tài)控制工裝2、鏡框3、內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡5、CXD相機(jī)6以及PC機(jī)7，姿態(tài)調(diào)整工裝設(shè)置在車床回轉(zhuǎn)軸上，鏡框設(shè)置在姿態(tài)調(diào)整工裝的一端，內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡位于鏡框的出射窗口的正前方，且內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的另一端通過CCD相機(jī)與PC機(jī)連接；鏡框內(nèi)固定有膠合透鏡4 ;膠合透鏡4的I面11朝向內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡5，膠合透鏡4的2面21為膠合面，膠合透鏡4的3面31朝向姿態(tài)控制工裝；
[0031]2】將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到膠合透鏡的I面、2面、3面的球心位置，在PC機(jī)上尋找膠合透鏡各面的球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)，形成一個(gè)虛三角形；
[0032]3】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，直至虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)不晃動(dòng)，此時(shí)虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)的連線即為膠合透鏡的光軸；
[0033]4】膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即膠合透鏡光軸與車床回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重合。
[0034]通過內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡尋找膠合透鏡的三個(gè)球面的球心自準(zhǔn)直像，要求旋轉(zhuǎn)車床主軸并調(diào)整姿態(tài)控制工裝，使組成曲率三角形最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心像均不晃動(dòng)，則另一個(gè)球心像晃動(dòng)最小，此時(shí)膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即其光軸和車床主軸中心重合。車削結(jié)構(gòu)件相關(guān)部位，保證其與透鏡光軸的同心度與垂直度。
[0035]具體步驟:
[0036]1.將雙膠合鏡裝入鏡框并固定于定心加工工裝上，將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到透鏡I面、2面、3面球心位置，需找透鏡各面的球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)；
[0037]2.通過調(diào)整工裝的水平和俯仰姿態(tài)，控制膠合透鏡曲率三角形最長(zhǎng)邊兩面球心像的晃動(dòng)量，使兩像點(diǎn)不晃動(dòng)；
[0038]3.此時(shí)膠合透鏡的光軸已經(jīng)可以確定，即其光軸和高精度回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重入口 ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.膠合透鏡定心加工中光軸確定方法，其特征在于:包括以下步驟: I】搭建光學(xué)系統(tǒng): 包括車床回轉(zhuǎn)軸、姿態(tài)控制工裝、鏡框、內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡、CCD相機(jī)以及PC機(jī)，所述姿態(tài)調(diào)整工裝設(shè)置在車床回轉(zhuǎn)軸上，所述鏡框設(shè)置在姿態(tài)調(diào)整工裝的一端，所述內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡位于鏡框的出射窗口的正前方，且內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的另一端通過CCD相機(jī)與PC機(jī)連接；鏡框內(nèi)固定有膠合透鏡；膠合透鏡的I面朝向內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，膠合透鏡的2面為膠合面，膠合透鏡的3面為朝向姿態(tài)控制工裝； 2】將內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到膠合透鏡的I面、2面、3面的球心位置，在PC機(jī)上尋找膠合透鏡各面的球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)，形成一個(gè)虛三角形； 3】調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，直至虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)不晃動(dòng)，此時(shí)虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)的連線即為膠合透鏡的光軸； 4】膠合透鏡的光軸已經(jīng)確定，即膠合透鏡光軸與車床回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)中心重合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及膠合透鏡定心加工中光軸確定方法，利用搭建光學(xué)系統(tǒng)找到膠合透鏡的1面、2面、3面的球心位置，在PC機(jī)上尋找膠合透鏡各面的球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)，形成一個(gè)虛三角形；調(diào)整姿態(tài)控制工裝，控制三個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)晃動(dòng)，直至虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)不晃動(dòng)，此時(shí)虛三角形中的最長(zhǎng)邊的兩個(gè)球心自準(zhǔn)直像點(diǎn)的連線即為膠合透鏡的光軸。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的膠合鏡定心加工光軸選擇的技術(shù)問題，本發(fā)明提高的膠合透鏡定心的加工的精確度。
【IPC分類】G02B7/02, G02B27/30, G02B27/62
【公開號(hào)】CN104977692
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510354453
【發(fā)明人】杜琛, 付興, 秦星, 何磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日