一種薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，包括下列步驟：1)調(diào)整研修薄壁件的基準(zhǔn)及薄壁件中第一光學(xué)件的安裝臺(tái)階面；2)利用正弦規(guī)使薄壁件上的安裝角度面呈理論水平狀態(tài)，將標(biāo)準(zhǔn)工裝置于薄壁件中的安裝臺(tái)階面上，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工裝最高點(diǎn)到薄壁件上第二光學(xué)件的理論安裝角度面的距離L；計(jì)算安裝角度面的精修余量；3)將安裝角度面研修至理論安裝角度面；4)安裝第一光學(xué)件與第二光學(xué)件，即得。本發(fā)明的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，不使用非標(biāo)設(shè)備和三坐標(biāo)，通過簡(jiǎn)單的測(cè)量計(jì)算即可得到精修余量，實(shí)現(xiàn)對(duì)角度的監(jiān)控、光學(xué)間隔尺寸的準(zhǔn)確控制；該裝調(diào)過程成本低，操作方便，安全可靠，裝調(diào)精度高，適合推廣應(yīng)用。
【專利說明】-種薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝 調(diào)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 共軸光學(xué)系統(tǒng)是指各個(gè)光學(xué)件的光軸是同軸的，不存在偏也和傾斜；而非共軸光 學(xué)系統(tǒng)是指光學(xué)件的光軸不同軸。非共軸光學(xué)系統(tǒng)很難用定也儀進(jìn)行裝調(diào)，其需要按照光 學(xué)系統(tǒng)中各光學(xué)件光軸之間的夾角角度和光學(xué)間隔的要求來(lái)進(jìn)行裝調(diào)，通常裝調(diào)難度比較 大，很難達(dá)到對(duì)角度和間隔的精確控制。
[0003] 薄壁件是光學(xué)系統(tǒng)常用的工程塑料件，薄壁件的壁厚比較薄，一般只有0.3? 1.0mm，用于光學(xué)件的安裝平臺(tái)更窄，難W切削加工。同時(shí)，過窄的尺寸導(dǎo)致光學(xué)件的安裝角 度和光學(xué)間隔尺寸精度無(wú)法測(cè)量，不能保證光學(xué)件與薄壁件在安裝膠合時(shí)的角度和光學(xué)間 隔，從而無(wú)法滿足薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)W上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，包括下列步驟：
[0007] 1)調(diào)整研修薄壁件的基準(zhǔn)及薄壁件中對(duì)應(yīng)第一光學(xué)件的安裝臺(tái)階面，通過平面反 射鏡觀察其十字像在±15"W內(nèi)；
[0008] 2)利用正弦規(guī)使薄壁件上的安裝角度面呈理論水平狀態(tài)，將標(biāo)準(zhǔn)工裝置于薄壁件 中的安裝臺(tái)階面上，根據(jù)第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光軸夾角角度a要求，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 工裝最高點(diǎn)到薄壁件上對(duì)應(yīng)第二光學(xué)件的理論安裝角度面的距離L;
[0009] 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)工裝的最高點(diǎn)至安裝角度面的距離L';
[0010] L'與L的差值即為安裝角度面的精修余量；
[0011] 3)依據(jù)安裝角度面的精修余量，將安裝角度面研修至理論安裝角度面；
[0012] 4)將第一光學(xué)件與第二光學(xué)件分別安裝在薄壁件上的安裝臺(tái)階面和安裝角度面 上，即得薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)。
[0013] 步驟1)中，調(diào)整研修薄壁件的基準(zhǔn)及薄壁件中對(duì)應(yīng)第一光學(xué)件的安裝臺(tái)階面的 方法是：設(shè)計(jì)第一定位板的基準(zhǔn)與薄壁件的基準(zhǔn)一致；W第一定位板為基準(zhǔn)，在自準(zhǔn)直儀 觀察下進(jìn)行調(diào)整研修。
[0014] 步驟2)中，利用正弦規(guī)使薄壁件上的安裝角度面呈理論水平狀態(tài)的方法是；在正 弦規(guī)的工作面上設(shè)置用于固定薄壁件的第二定位板，第二定位板與正弦規(guī)的工作面垂直； 將正弦規(guī)調(diào)整至第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光軸夾角角度a;利用第二定位板將薄 壁件固定在正弦規(guī)的工作面的，使薄壁件上的安裝角度面呈理論水平狀態(tài)。
[0015] 步驟2)中，采用下列公式（I)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工裝最高點(diǎn)到薄壁件上理論安裝角度面的 距離L:
[0016]L=出-(A-R? tga)+幻Xsina訊；
[0017] 其中，H為標(biāo)準(zhǔn)工裝的厚度；
[0018] A為第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光學(xué)間隔；
[0019] R為標(biāo)準(zhǔn)工裝的直徑；
[0020] a為第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光軸夾角角度；
[0021] C為將第一光學(xué)件置于安裝臺(tái)階面上，安裝臺(tái)階面到第一光學(xué)件最高點(diǎn)的距離。
[0022] 測(cè)量計(jì)算安裝臺(tái)階面到第一光學(xué)件最高點(diǎn)的距離C的方法，包括下列步驟：
[0023] a)將平面反射鏡置于薄壁件中的安裝臺(tái)階面上，設(shè)定平面反射鏡的上表面為測(cè)厚 儀的零位；
[0024]b)取出平面反射鏡，將第一光學(xué)件置于薄壁件中的安裝臺(tái)階面上，利用測(cè)厚儀測(cè) 量第一光學(xué)件最高點(diǎn)高度F，將該高度F加上平面反射鏡的厚度D，即得安裝臺(tái)階面到第一 光學(xué)件最高點(diǎn)的距離C。
[0025] 步驟3)中，將安裝角度面研修至理論安裝角度面的方法是；用自準(zhǔn)直儀、平面反 射鏡和數(shù)顯高度尺，邊研修邊測(cè)量安裝角度面的角度及光學(xué)件的光學(xué)間隔，至設(shè)計(jì)精度要 求為止。
[0026] 所述設(shè)計(jì)精度要求為：安裝角度面的方位俯仰在±15" W內(nèi)；安裝臺(tái)階面與安裝 角度面的位置精度在0.01mmW內(nèi)。
[0027] 所述薄壁件為薄壁工程塑料件。
[0028] 所述標(biāo)準(zhǔn)工裝為圓柱形。
[0029] 本發(fā)明的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，光學(xué)系統(tǒng)中的角度通過正弦規(guī)將 薄壁件上反射鏡安裝平面（安裝角度面）轉(zhuǎn)換呈水平狀態(tài)，同時(shí)通過自準(zhǔn)直儀及平面反射 鏡可準(zhǔn)確的檢測(cè)控制光學(xué)件角度值在理想狀態(tài)；光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)元件位置精度通過標(biāo)準(zhǔn) 工裝可準(zhǔn)確的計(jì)算出薄壁件上要研修的余量，通過研修可實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的間隔尺寸精度。
[0030] 本發(fā)明的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，用正弦規(guī)使薄壁件上的安裝角度 面呈理論水平狀態(tài)，將標(biāo)準(zhǔn)工裝置于薄壁件中的安裝臺(tái)階面上，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工裝最高點(diǎn)到薄 壁件上第二光學(xué)件的理論安裝角度面的距離以通過換算得到安裝角度面的精修余量（位 置精修關(guān)系），實(shí)現(xiàn)對(duì)薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)中薄壁件與光學(xué)角度及光學(xué)件之間光學(xué)間 隔的精確研修與安裝；在裝調(diào)過程中既不使用非標(biāo)設(shè)備，又不用H坐標(biāo)，通過簡(jiǎn)單的測(cè)量計(jì) 算即可得到精修余量，實(shí)現(xiàn)對(duì)角度的監(jiān)控、光學(xué)間隔尺寸的準(zhǔn)確檢測(cè)與控制；該裝調(diào)過程成 本低，操作方便，安全可靠，裝調(diào)精度高，滿足薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，適合推 廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1為實(shí)施例1的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)件位置關(guān)系示意圖；
[0032] 圖2為實(shí)施例1中測(cè)量計(jì)算安裝臺(tái)階面到透鏡最高點(diǎn)距離的示意圖；
[0033]圖3為實(shí)施例1中光學(xué)安裝角度面精度修配示意圖；
[0034] 圖4為實(shí)施例1中光學(xué)件安裝平面角度示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

【具體實(shí)施方式】 [0036] 中，所用的第一、第二定位板與標(biāo)準(zhǔn)工裝的基準(zhǔn)與薄壁件的設(shè)計(jì)基 準(zhǔn)一致；用自準(zhǔn)直儀觀察、調(diào)校、研修光學(xué)件的安裝面在理想的狀態(tài)。利用正弦規(guī)精確轉(zhuǎn)換 薄壁工程塑料件的安裝角度面呈水平狀，利用標(biāo)準(zhǔn)工裝凸出的角度邊沿的長(zhǎng)度準(zhǔn)確計(jì)算出 從標(biāo)準(zhǔn)工裝最高點(diǎn)到安裝角度面的尺寸精度。用數(shù)顯高度尺、平面反射鏡及自準(zhǔn)直儀準(zhǔn)確 實(shí)現(xiàn)對(duì)薄壁工程塑料件與光學(xué)件角度及光學(xué)間隔尺寸精度的精修測(cè)量和粘接。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 本實(shí)施例中，薄壁件為薄壁工程塑料件，即厚度為1mm的塑料管件，該塑料管件的 一端為平面，另一端為斜面，該斜面為對(duì)應(yīng)第二光學(xué)件的安裝角度面；所述塑料管件內(nèi)部設(shè) 有寬度為0. 5mm的環(huán)形臺(tái)階面，該環(huán)形臺(tái)階面為對(duì)應(yīng)第一光學(xué)件的安裝臺(tái)階面。
[0039] 其中，所述第一光學(xué)件為圓形透鏡；所述第二光學(xué)件為圓形平面鏡。
[0040] 本實(shí)施例的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)，如圖1所示，要求透鏡4(第一光學(xué)件）與 平面鏡5 (第二光學(xué)件）的理論光軸夾角角度a為45°;透鏡4 (第一光學(xué)件）與平面鏡 5 (第二光學(xué)件）的理論光學(xué)間隔為29mm。
[0041] 本實(shí)施例的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，包括下列步驟：
[0042] 1)設(shè)計(jì)加工第一、第二定位板和圓柱形的標(biāo)準(zhǔn)工裝；
[0043]第一、第二定位板的規(guī)格為（73+0. 05mm)X(150+0. 05mm)X(10+0. 05mm);
[0044] 圓柱形的標(biāo)準(zhǔn)工裝的規(guī)格為（(p43.1±0.005)X(I6mm±0.10mm);
[0045] 加工后，所得標(biāo)準(zhǔn)工裝的厚度H為16. 05mm，標(biāo)準(zhǔn)工裝的直徑R為21. 55mm;
[0046] 2)設(shè)計(jì)第一定位板、第二定位板、標(biāo)準(zhǔn)工裝的基準(zhǔn)與薄壁工程塑料件一致；
[0047] 如圖2所示，將薄壁工程塑料件2固定安裝在第一定位板1上；
[0048] 3)W第一定位板1為基準(zhǔn)，在自準(zhǔn)直儀觀察下，調(diào)整研修薄壁工程塑料件2的基 準(zhǔn)，同時(shí)，研修薄壁工程塑料件2中的安裝臺(tái)階面C(圖2)，使其水平，通過平面反射鏡3觀 察其十字像在±15"W內(nèi)；
[0049] 4)測(cè)量計(jì)算安裝臺(tái)階面C到透鏡4(第一光學(xué)件）最高點(diǎn)的距離C，如圖2所示：
[0050] a)將平面反射鏡3置于薄壁工程塑料件2中的安裝臺(tái)階面C上，將測(cè)厚儀5的測(cè) 試頭放置在平面反射鏡3上，將測(cè)厚儀5的讀數(shù)歸零，設(shè)定平面反射鏡3的上表面為測(cè)厚儀 的零位；
[0051] b)取出平面反射鏡3,將透鏡4(第一光學(xué)件）置于薄壁工程塑料件2中的安裝臺(tái) 階面C上，利用測(cè)厚儀5測(cè)量透鏡4的最高點(diǎn)高度F，將該高度F加上平面反射鏡3的厚度 D，即得安裝臺(tái)階面C到透鏡4(第一光學(xué)件）最高點(diǎn)的距離C= -3. 26mm;
[0052] 5)利用正弦規(guī)使薄壁工程塑料件上的安裝角度面呈理論水平狀態(tài)，具體為；如圖 3所示，在正弦規(guī)12的工作面上設(shè)置用于固定薄壁工程塑料件2的第二定位板13,第二定 位板13與正弦規(guī)12的工作面垂直；將正弦規(guī)12調(diào)整至第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光 軸夾角角度a，并用塊規(guī)11使其固定；利用第二定位板13將薄壁工程塑料件2固定在正 弦規(guī)12的工作面的，使薄壁工程塑料件2上的安裝角度面b呈理論水平狀態(tài)；
[0053]如圖3所示，將圓柱形的標(biāo)準(zhǔn)工裝9置于薄壁工程塑料件2中的安裝臺(tái)階面C上， 根據(jù)第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光軸夾角角度a為45°的要求，依據(jù)下列公式（I)計(jì) 算標(biāo)準(zhǔn)工裝最高點(diǎn)a到薄壁工程塑料件上對(duì)應(yīng)第二光學(xué)件的理論安裝角度面的距離L:[0054] L=出-(A-R?tga)+幻Xsina 訊；
[00巧]其中，H為標(biāo)準(zhǔn)工裝的厚度；
[0056]A為第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光學(xué)間隔；
[0057] R為標(biāo)準(zhǔn)工裝的直徑；
[0058]a為第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光軸夾角角度；
[0059] C為將第一光學(xué)件（透鏡）置于安裝臺(tái)階面上，安裝臺(tái)階面到第一光學(xué)件（透鏡） 最局點(diǎn)的距貿(mào)；
[0060]已知H為 16. 05mm，A為 29mm，R為 21. 55mm，a為 45。，C為-3. 26mm;
[0061]計(jì)算L=出-(A-R.tga)+C]Xsina= [16. 05-(29-21. 55.tgAS。）+ (-3. 26)]X sin45° ^ 3. 7790mm；
[0062]測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)工裝的最高點(diǎn)a至安裝角度面b的距離L'，具體為：如圖3所示，用數(shù)顯 高度尺10加裝的杠桿表測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)工裝9的最高點(diǎn)a,并設(shè)定數(shù)顯高度尺10的顯示值為零 位；調(diào)整數(shù)顯高度尺10的微調(diào)裝置使杠桿表的表頭置于薄壁工程塑料件2的安裝角度面b 上，觀察數(shù)顯高度尺10的顯示值為L(zhǎng)'，計(jì)算出L'與L值的差值，即為安裝角度面b的精修 余量；
[0063] 6)依據(jù)安裝角度面的精修余量，將安裝角度面研修至理論安裝角度面，具體為： 利用自準(zhǔn)直儀、平面反射鏡、數(shù)顯高度尺，邊研修邊測(cè)量薄壁工程塑料件的角度及及光學(xué)件 的光學(xué)間隔，至設(shè)計(jì)精度要求為止；
[0064] 所述設(shè)計(jì)精度要求為：安裝角度面的方位俯仰在±15" W內(nèi)；安裝臺(tái)階面與安裝 角度面的位置精度在0.01mmW內(nèi)；
[0065] 7)將薄壁工程塑料件2、透鏡4 (第一光學(xué)件）和平面鏡6 (第二光學(xué)件）表面擦 拭干凈，如圖4所示，在薄壁工程塑料件2的安裝臺(tái)階面C和安裝角度面b上分別均勻涂上 一層703膠，將透鏡4與平面鏡6分別安裝在安裝臺(tái)階面C和安裝角度面b上，用自準(zhǔn)直儀 8觀察放置在平面鏡6上面的平面反射鏡3的方位俯仰在± 15"W內(nèi)，自然固化，即得薄壁 工程塑料件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)。
[0066] 本實(shí)施例的裝調(diào)方法所得薄壁工程塑料件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)證滿足設(shè)計(jì)要 求。
【權(quán)利要求】
1. 一種薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于：包括下列步驟： 1) 調(diào)整研修薄壁件的基準(zhǔn)及薄壁件中對(duì)應(yīng)第一光學(xué)件的安裝臺(tái)階面，通過平面反射鏡 觀察其十字像在±15"以內(nèi)； 2) 利用正弦規(guī)使薄壁件上的安裝角度面呈理論水平狀態(tài)，將標(biāo)準(zhǔn)工裝置于薄壁件中的 安裝臺(tái)階面上，根據(jù)第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光軸夾角角度a要求，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工裝 最高點(diǎn)到薄壁件上對(duì)應(yīng)第二光學(xué)件的理論安裝角度面的距離L ; 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)工裝的最高點(diǎn)至安裝角度面的距離L' ； L'與L的差值即為安裝角度面的精修余量； 3) 依據(jù)安裝角度面的精修余量，將安裝角度面研修至理論安裝角度面； 4) 將第一光學(xué)件與第二光學(xué)件分別安裝在薄壁件上的安裝臺(tái)階面和安裝角度面上，即 得薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于：步驟1) 中，調(diào)整研修薄壁件的基準(zhǔn)及薄壁件中對(duì)應(yīng)第一光學(xué)件的安裝臺(tái)階面的方法是： 設(shè)計(jì)第一定位板的基準(zhǔn)與薄壁件的基準(zhǔn)一致；以第一定位板為基準(zhǔn)，在自準(zhǔn)直儀觀察 下進(jìn)行調(diào)整研修。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于：步驟2) 中，利用正弦規(guī)使薄壁件上的安裝角度面呈理論水平狀態(tài)的方法是： 在正弦規(guī)的工作面上設(shè)置用于固定薄壁件的第二定位板，第二定位板與正弦規(guī)的工作 面垂直；將正弦規(guī)調(diào)整至第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光軸夾角角度a ;利用第二定位 板將薄壁件固定在正弦規(guī)的工作面的，使薄壁件上的安裝角度面呈理論水平狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于：步驟2) 中，采用下列公式（I)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工裝最高點(diǎn)到薄壁件上理論安裝角度面的距離L: L = [H- (A-R ? tg a ) +C] X sin a (I)； 其中，H為標(biāo)準(zhǔn)工裝的厚度； A為第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光學(xué)間隔； R為標(biāo)準(zhǔn)工裝的直徑； a為第一光學(xué)件與第二光學(xué)件的理論光軸夾角角度； C為將第一光學(xué)件置于安裝臺(tái)階面上，安裝臺(tái)階面到第一光學(xué)件最高點(diǎn)的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于：測(cè)量計(jì) 算安裝臺(tái)階面到第一光學(xué)件最高點(diǎn)的距離C的方法，包括下列步驟： a) 將平面反射鏡置于薄壁件中的安裝臺(tái)階面上，設(shè)定平面反射鏡的上表面為測(cè)厚儀的 零位； b) 取出平面反射鏡，將第一光學(xué)件置于薄壁件中的安裝臺(tái)階面上，利用測(cè)厚儀測(cè)量第 一光學(xué)件最高點(diǎn)高度F，將該高度F加上平面反射鏡的厚度D，即得安裝臺(tái)階面到第一光學(xué) 件最1?點(diǎn)的距尚C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于：步驟3) 中，將安裝角度面研修至理論安裝角度面的方法是： 用自準(zhǔn)直儀、平面反射鏡和數(shù)顯高度尺，邊研修邊測(cè)量安裝角度面的角度及光學(xué)件的 光學(xué)間隔，至設(shè)計(jì)精度要求為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄壁件上非共軸光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法，其特征在于：所述設(shè) 計(jì)精度要求為：安裝角度面的方位俯仰在±15"以內(nèi)；安裝臺(tái)階面與安裝角度面的位置精 度在0. 01mm以內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G02B7/02GK104375255SQ201410704360
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】耿全堂 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所