[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

说明书

技术领域

本发明属于定心车镜筒加工技术领域，具体涉及一种基于光学偏心系统的定心车镜筒加工装置及其方法，特别涉及一种综合使用卧式车床，三爪卡盘，万向卡头，光学偏心测量系统等用于镜组加工设备的定心车镜筒加工系统。

背景技术

普通镜筒加工一般采用纯机械装置，加工精度比较低，且在许多应用场合中，对光学系统的性能要求越来越高，例如，大规模电路集成芯片的制作过程中，需要用到光刻机，刻出几十纳米宽的线，其中，光刻机的光刻镜头非常复杂，包含大约30多片透镜，而且对每片透镜的位置精度要求非常高。对于此类包含多片透镜的光学镜头的装调过程中，必须采用高精度的光学镜头辅助装调设备，辅助操作人员进行镜片装调与检测。

另外，在有些应用场合，对光学系统的一致性要求非常高，例如，民用领域的数码相机，包含多片镜片，同时，要求同型号镜头具有很高的一致性。对于这些光学镜片的镜筒装调，如果不使用光学镜头辅助装调设备，实时测量镜片的中心偏差，就难以保证其镜组的性能一致性。

综上所述，为了提高光学系统的综合性能和产品的一致性，就要求光学镜头和镜筒的装调具有很高的精度，并且装调过程严格可控。在光学镜头装调过程中，必须精确测量光学镜片的中心偏。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，解决在镜筒加工中镜片存在光学偏心，镜筒加工误差，使得安装到相机后相机成像质量差等问题，本发明提供一种基于光学偏心系统的定心车镜筒加工装置及其方法，该系统具有结构紧凑、操作简单、加工精度高，工作稳定可靠及人机交互界面等优点。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置，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；

所述机械系统包括卧式车床、万向卡头及车床车刀，所述万向卡头固定在所述卧式车床的床头内侧的转台上，待测的镜组固定在所示万向卡头上，所述车床车刀固定在所述卧式车床中间位置，所述光学偏心测量系统固定在所述卧式车床的床尾；

所述图像采集系统包括连接在光学偏心测量系统上的测量头，以及固定在所述测量头里面的光源和相机；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、光学偏心测量系统及图像采集系统与所述卧式车床的轴线共轴，且所述万向卡头与图像采集系统位于同一水平轴线上。

进一步的，所述卧式车床的床头内侧设置转台，其上固连有三爪卡盘，所述万向卡头面向床尾方向固定在所述三爪卡盘上。

进一步的，所述万向卡头依次由夹盘、平移调整座及球面调整座连接组成，所述平移调整座上设有倾斜调整螺钉；其中，所述夹盘与所述卧式车床的床头内侧固连，所述球面调整座连接待测的镜组。定心万向卡头该工具用于定心修切的专用工装，它与卧式车床配合，实现对高精度光学镜头镜筒的修切装配工作。镜组通过万向卡头以及三爪卡盘固定在卧式车床上面，通过调节万向卡头来调节镜组的位置以及倾斜角度。

进一步的，所述卧式车床的床体上从床头与床尾设有丝杠，所述车床车刀固定在所述丝杠上，在丝杠上方设置有导轨，位于所述车床车刀与床尾之间，所述车床车刀和卧式车床通过丝杠以及相应的导轨连接，光学偏心系统与卧式车床通过导轨连接，并沿导轨相对运动。

进一步的，所述光学偏心系统调焦范围从+∞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。

一种基于光学中心偏系统的定心车镜筒加工装置的方法，包括以下步骤：

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

2)将需要定心的镜组的镜筒的外圆和端面车削到需要的尺寸精度要求；

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