[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

技術領域

本發明屬于定心車鏡筒加工技術領域，具體涉及一種基于光學偏心系統的定心車鏡筒加工裝置及其方法，特別涉及一種綜合使用臥式車床，三爪卡盤，萬向卡頭，光學偏心測量系統等用于鏡組加工設備的定心車鏡筒加工系統。

背景技術

普通鏡筒加工一般采用純機械裝置，加工精度比較低，且在許多應用場合中，對光學系統的性能要求越來越高，例如，大規模電路集成芯片的制作過程中，需要用到光刻機，刻出幾十納米寬的線，其中，光刻機的光刻鏡頭非常復雜，包含大約30多片透鏡，而且對每片透鏡的位置精度要求非常高。對于此類包含多片透鏡的光學鏡頭的裝調過程中，必須采用高精度的光學鏡頭輔助裝調設備，輔助操作人員進行鏡片裝調與檢測。

另外，在有些應用場合，對光學系統的一致性要求非常高，例如，民用領域的數碼相機，包含多片鏡片，同時，要求同型號鏡頭具有很高的一致性。對于這些光學鏡片的鏡筒裝調，如果不使用光學鏡頭輔助裝調設備，實時測量鏡片的中心偏差，就難以保證其鏡組的性能一致性。

綜上所述，為了提高光學系統的綜合性能和產品的一致性，就要求光學鏡頭和鏡筒的裝調具有很高的精度，并且裝調過程嚴格可控。在光學鏡頭裝調過程中，必須精確測量光學鏡片的中心偏。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，解決在鏡筒加工中鏡片存在光學偏心，鏡筒加工誤差，使得安裝到相機后相機成像質量差等問題，本發明提供一種基于光學偏心系統的定心車鏡筒加工裝置及其方法，該系統具有結構緊湊、操作簡單、加工精度高，工作穩定可靠及人機交互界面等優點。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置，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；

所述機械系統包括臥式車床、萬向卡頭及車床車刀，所述萬向卡頭固定在所述臥式車床的床頭內側的轉臺上，待測的鏡組固定在所示萬向卡頭上，所述車床車刀固定在所述臥式車床中間位置，所述光學偏心測量系統固定在所述臥式車床的床尾；

所述圖像采集系統包括連接在光學偏心測量系統上的測量頭，以及固定在所述測量頭里面的光源和相機；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、光學偏心測量系統及圖像采集系統與所述臥式車床的軸線共軸，且所述萬向卡頭與圖像采集系統位于同一水平軸線上。

進一步的，所述臥式車床的床頭內側設置轉臺，其上固連有三爪卡盤，所述萬向卡頭面向床尾方向固定在所述三爪卡盤上。

進一步的，所述萬向卡頭依次由夾盤、平移調整座及球面調整座連接組成，所述平移調整座上設有傾斜調整螺釘；其中，所述夾盤與所述臥式車床的床頭內側固連，所述球面調整座連接待測的鏡組。定心萬向卡頭該工具用于定心修切的專用工裝，它與臥式車床配合，實現對高精度光學鏡頭鏡筒的修切裝配工作。鏡組通過萬向卡頭以及三爪卡盤固定在臥式車床上面，通過調節萬向卡頭來調節鏡組的位置以及傾斜角度。

進一步的，所述臥式車床的床體上從床頭與床尾設有絲杠，所述車床車刀固定在所述絲杠上，在絲杠上方設置有導軌，位于所述車床車刀與床尾之間，所述車床車刀和臥式車床通過絲杠以及相應的導軌連接，光學偏心系統與臥式車床通過導軌連接，并沿導軌相對運動。

進一步的，所述光學偏心系統調焦范圍從+∞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。

一種基于光學中心偏系統的定心車鏡筒加工裝置的方法，包括以下步驟：

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

2)將需要定心的鏡組的鏡筒的外圓和端面車削到需要的尺寸精度要求；

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