[发明专利]基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置及其方法

权利要求书

1.一种基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置，其特征在于：包括光学系统、图像采集系统及机械系统，其中，所述光学系统采用光学偏心测量系统(8)；

所述机械系统包括卧式车床(2)、万向卡头(4)及车床车刀(6)，所述万向卡头(4)固定在所述卧式车床(2)的床头内侧的转台上，待测的镜组(5)固定在所示万向卡头(4)上，所述车床车刀(6)固定在所述卧式车床(2)中间位置，所述光学偏心测量系统(8)固定在所述卧式车床(2)的床尾；

所述图像采集系统包括连接在光学偏心测量系统(8)上的测量头(9)，以及固定在所述测量头(9)里面的光源(11)和相机(10)；所述图像采集系统连接控制系统和数据采集分析处理系统；

所述万向卡头(4)、光学偏心测量系统(8)及图像采集系统与所述卧式车床(2)的轴线共轴，且所述万向卡头(4)与图像采集系统位于同一水平轴线上。

2.根据权利要求1所述的基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置，其特征在于：所述卧式车床(2)的床头内侧设置转台，其上固连有三爪卡盘(3)，所述万向卡头(4)面向床尾方向固定在所述三爪卡盘(3)上。

3.根据权利要求1所述的基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置，其特征在于：所述万向卡头(4)依次由夹盘(12)、平移调整座(14)及球面调整座(15)连接组成，所述平移调整座(14)上设有倾斜调整螺钉(13)；其中，所述夹盘(12)与所述卧式车床(2)的床头内侧固连，所述球面调整座(15)连接待测的镜组(5)。

4.根据权利要求1所述的基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置，其特征在于：所述卧式车床(2)的床体上从床头与床尾设有丝杠(1)，所述车床车刀(6)固定在所述丝杠(1)上，在丝杠(1)上方设置有导轨(7)，位于所述车床车刀(6)与床尾之间，所述车床车刀(6)和卧式车床(2)通过丝杠(1)以及相应的导轨(7)连接，光学偏心系统(8)与卧式车床通过导轨(7)连接，并沿导轨(7)相对运动。

5.根据权利要求1所述的基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置，其特征在于：所述光学偏心系统(8)调焦范围从+∞调到+441mm，从－∞调到－289mm，为了满足盲区即－289mm～+441mm内的定心测量，仪器配有七组可换附加物镜；还配有带孔物镜和刻有十字丝的反射镜各一块，用于仪器的自检和调整；测量偏心精度达到3μm，测量透镜组直径最大达320mm，测量透镜组高度达400mm，以单面曲率半径为41.01mm的透镜为例进行各种误差计算，得到系统的整体误差为δ＝26.183″，符合系统对精度的要求。

6.一种基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将待定心的光学镜组(5)固定到万向卡头(4)上，使用光学中心偏系统(8)检测并调整万向卡头(4)，使定心修切的光学球心与卧式车床(2)的轴线共轴；

2)将需要定心的镜组(5)的镜筒的外圆和端面车削到需要的尺寸精度要求；

3)点亮测量头(9)的光源，使其发出一束光，经测量头(9)中的透镜组后，聚焦到待测镜组(5)的透镜的球心像处，待测透镜反射的光经测量头(9)光路汇聚到CCD相机(10)的靶面上，这个反射光就包含着透镜组中心偏的信息；

4)运用图像采集卡，将CCD相机(10)采集的模拟图像转换成数字图像传送到计算机中去，随后对其进行图像处理，判断出反射像的位置。

7.根据权利要求6所述的基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置的方法，其特征在于：所述光学偏心系统的系统控制软件，采用LabVIEW编程，分为电机控制、自动调焦、图像采集与处理、最佳光轴拟合和数据处理五个部分，通过该软件系统，得到准确的中心偏。

8.根据权利要求6所述的基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置的方法，其特征在于：所述步骤4)判断出反射像的位置后的具体处理方法为：如果待测镜组(5)不存在中心偏，当转台旋转时，计算机计算出来的反射像就不会改变；若待测镜组(5)存在中心偏，则其光轴与转台的旋转轴之间存在夹角，当转台旋转时，反射像的位置随之做画圆运动，根据中心偏差控制卧式车床(2)的车床车刀(6)来车削镜筒，使其不存在中心偏。