[發明專利]基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置及其方法

在審

• 申請號: 201710415793.7
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107096928A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 程剛;張亞斌;李勇;侯騰宇;魏昊然
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B23B5/00
• 分類號: B23B5/00;B23B1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 張婷婷

1.一種基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置，其特征在于：包括光學系統、圖像采集系統及機械系統，其中，所述光學系統采用光學偏心測量系統(8)；

所述機械系統包括臥式車床(2)、萬向卡頭(4)及車床車刀(6)，所述萬向卡頭(4)固定在所述臥式車床(2)的床頭內側的轉臺上，待測的鏡組(5)固定在所示萬向卡頭(4)上，所述車床車刀(6)固定在所述臥式車床(2)中間位置，所述光學偏心測量系統(8)固定在所述臥式車床(2)的床尾；

所述圖像采集系統包括連接在光學偏心測量系統(8)上的測量頭(9)，以及固定在所述測量頭(9)里面的光源(11)和相機(10)；所述圖像采集系統連接控制系統和數據采集分析處理系統；

所述萬向卡頭(4)、光學偏心測量系統(8)及圖像采集系統與所述臥式車床(2)的軸線共軸，且所述萬向卡頭(4)與圖像采集系統位于同一水平軸線上。

2.根據權利要求1所述的基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置，其特征在于：所述臥式車床(2)的床頭內側設置轉臺，其上固連有三爪卡盤(3)，所述萬向卡頭(4)面向床尾方向固定在所述三爪卡盤(3)上。

3.根據權利要求1所述的基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置，其特征在于：所述萬向卡頭(4)依次由夾盤(12)、平移調整座(14)及球面調整座(15)連接組成，所述平移調整座(14)上設有傾斜調整螺釘(13)；其中，所述夾盤(12)與所述臥式車床(2)的床頭內側固連，所述球面調整座(15)連接待測的鏡組(5)。

4.根據權利要求1所述的基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置，其特征在于：所述臥式車床(2)的床體上從床頭與床尾設有絲杠(1)，所述車床車刀(6)固定在所述絲杠(1)上，在絲杠(1)上方設置有導軌(7)，位于所述車床車刀(6)與床尾之間，所述車床車刀(6)和臥式車床(2)通過絲杠(1)以及相應的導軌(7)連接，光學偏心系統(8)與臥式車床通過導軌(7)連接，并沿導軌(7)相對運動。

5.根據權利要求1所述的基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置，其特征在于：所述光學偏心系統(8)調焦范圍從+∞調到+441mm，從－∞調到－289mm，為了滿足盲區即－289mm～+441mm內的定心測量，儀器配有七組可換附加物鏡；還配有帶孔物鏡和刻有十字絲的反射鏡各一塊，用于儀器的自檢和調整；測量偏心精度達到3μm，測量透鏡組直徑最大達320mm，測量透鏡組高度達400mm，以單面曲率半徑為41.01mm的透鏡為例進行各種誤差計算，得到系統的整體誤差為δ＝26.183″，符合系統對精度的要求。

6.一種基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)將待定心的光學鏡組(5)固定到萬向卡頭(4)上，使用光學中心偏系統(8)檢測并調整萬向卡頭(4)，使定心修切的光學球心與臥式車床(2)的軸線共軸；

2)將需要定心的鏡組(5)的鏡筒的外圓和端面車削到需要的尺寸精度要求；

3)點亮測量頭(9)的光源，使其發出一束光，經測量頭(9)中的透鏡組后，聚焦到待測鏡組(5)的透鏡的球心像處，待測透鏡反射的光經測量頭(9)光路匯聚到CCD相機(10)的靶面上，這個反射光就包含著透鏡組中心偏的信息；

4)運用圖像采集卡，將CCD相機(10)采集的模擬圖像轉換成數字圖像傳送到計算機中去，隨后對其進行圖像處理，判斷出反射像的位置。

7.根據權利要求6所述的基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置的方法，其特征在于：所述光學偏心系統的系統控制軟件，采用LabVIEW編程，分為電機控制、自動調焦、圖像采集與處理、最佳光軸擬合和數據處理五個部分，通過該軟件系統，得到準確的中心偏。

8.根據權利要求6所述的基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置的方法，其特征在于：所述步驟4)判斷出反射像的位置后的具體處理方法為：如果待測鏡組(5)不存在中心偏，當轉臺旋轉時，計算機計算出來的反射像就不會改變；若待測鏡組(5)存在中心偏，則其光軸與轉臺的旋轉軸之間存在夾角，當轉臺旋轉時，反射像的位置隨之做畫圓運動，根據中心偏差控制臥式車床(2)的車床車刀(6)來車削鏡筒，使其不存在中心偏。