平面類光學(xué)元件膠結(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)元件膠結(jié)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種平面類光學(xué)元件的膠結(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相比常用的螺釘、鉚釘、焊接等傳統(tǒng)連接方式，膠結(jié)連接具有結(jié)構(gòu)簡單、空間利用率高、強(qiáng)度高、應(yīng)力均勻、性能穩(wěn)定、提升連接件整體固有頻率和耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)。因此對(duì)平面類光學(xué)元件如平面鏡、透鏡、光柵等來說，膠結(jié)是最常用的一種連接支撐方式，能夠提高空間利用率，強(qiáng)化對(duì)附加面形的控制，保證光學(xué)元件光學(xué)性能穩(wěn)定，減少裝配帶來的不良影響程度。光學(xué)元件與金屬連接件膠結(jié)時(shí)，通常采用3點(diǎn)或多點(diǎn)連接，以減少應(yīng)力集中和提升元件穩(wěn)定性，該連接方式要求對(duì)定位、膠層厚度、平行度、厚度均勻性等參數(shù)精確控制，同時(shí)膠水屬于粘彈性材料，有效操作時(shí)間有限，對(duì)于平面類光學(xué)元件多點(diǎn)粘膠工藝，需解決效率和性能兩大問題。
[0003]在粘膠工藝中，膠層厚度精確控制是關(guān)鍵點(diǎn)，因?yàn)槟z層厚度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度和膠結(jié)點(diǎn)間受力一致性有顯著的影響。膠水在固化之前屬于具有一定粘度的流體，在粘接時(shí)，很難直接精確控制膠層厚度，通常采用在膠結(jié)連接件間加墊片或者微小玻璃球的方式控制厚度，這種方法制備的連接件膠層厚度很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制且精度不夠，影響膠結(jié)處強(qiáng)度。特別是在有限操作時(shí)間內(nèi)完成多點(diǎn)膠結(jié)，用此方法難以實(shí)現(xiàn)且操作性不強(qiáng)。因此準(zhǔn)確、快速完成平面光學(xué)元件多點(diǎn)膠結(jié)就非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前平面類光學(xué)元件與金屬件膠結(jié)時(shí)定位、厚度等參數(shù)難以精確控制的不足，提供了一種平面類光學(xué)元件膠結(jié)方法，能夠完成平面類光學(xué)元件3點(diǎn)或多點(diǎn)膠結(jié)，并精確調(diào)整膠結(jié)位置、膠層厚度等膠結(jié)參數(shù)。
[0005]其技術(shù)方案如下:
[0006]一種平面類光學(xué)元件膠結(jié)方法，用于將連接件膠結(jié)到平面光學(xué)元件上，其包含以下步驟:
[0007]步驟1，定位平面光學(xué)元件，將所述平面光學(xué)元件安裝到定位板上的鏤空定位槽內(nèi)，所述鏤空定位槽為方形槽狀結(jié)構(gòu)，具有水平的底面和垂直于該底面的側(cè)壁，設(shè)定任意兩正交側(cè)壁為定位面，以定位面交點(diǎn)為零位，分別在長寬方向刻畫刻度線；
[0008]步驟2，固定連接件，固定所述連接件到連調(diào)整夾具上，該調(diào)整夾具相對(duì)于定位板具有水平及豎直方向的平移、角度調(diào)整自由度，所述調(diào)整夾具上刻畫有與定位板上的刻度線相平行的十字形夾具刻線，調(diào)整位姿，使連接件與平面光學(xué)元件初步垂直；
[0009]步驟3，架設(shè)光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)，所述光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)包括光學(xué)鏡頭和電荷耦合元件，調(diào)整所述光學(xué)鏡頭，使連接件與平面光學(xué)元件的膠結(jié)面在電荷耦合元件內(nèi)清晰成像，保存圖像，記錄連接件當(dāng)前位置；
[0010]步驟4，連接件表面處理、涂膠，取下所述連接件，做表面處理，之后在其膠結(jié)面涂膠，再重新安裝于調(diào)整夾具內(nèi)；
[0011]步驟5，以定位板上的刻度線和夾具刻線為參考，移動(dòng)調(diào)整夾具，使連接件到達(dá)預(yù)定位置，利用調(diào)整夾具調(diào)整連接件的上下位移及角度；
[0012]步驟6，實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的倍率關(guān)系及電荷耦合元件像元大小當(dāng)量，計(jì)算當(dāng)前連接件與平面光學(xué)元件間的間距，達(dá)到精確控制膠層厚度的目的；
[0013]步驟8，膠結(jié)完成，待膠水固化后，松動(dòng)調(diào)整夾具使其與連接件脫離，即可整體取出粘合好的平面光學(xué)元件，完成膠結(jié)。
[0014]采用以上方法，通過調(diào)整夾具調(diào)整、光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)觀測連接件位姿，已達(dá)到精確調(diào)整膠結(jié)位置、膠層厚度等膠結(jié)參數(shù)的目的。
[0015]所述調(diào)整夾具包括豎直地支撐在定位板上的立柱、可上下滑動(dòng)地安裝在該立柱上的豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)、二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)和安裝在所述豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)上方的螺旋測微計(jì)，其中，所述螺旋測微計(jì)通過支架固定在立柱上，以精密控制豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)上下位移，所述豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有沿水平方向延伸的水平導(dǎo)軌，該水平導(dǎo)軌位于定位板的正上方，所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)可滑動(dòng)地安裝在水平導(dǎo)軌上。采用以上結(jié)構(gòu)，螺旋測微計(jì)調(diào)整豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)上下位置，使連接件的上下位移調(diào)整精度可以達(dá)到0.01mm，二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)可滑動(dòng)地安裝在水平導(dǎo)軌上方便連接件的橫向位置調(diào)節(jié)。
[0016]所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括活套在水平導(dǎo)軌上的導(dǎo)向塊、設(shè)置在所述導(dǎo)向塊上方，并與該導(dǎo)向塊連接的調(diào)整塊、以及安裝在該調(diào)整塊一側(cè)的固定塊，其中，所述導(dǎo)向塊與水平導(dǎo)軌微間隙配合，所述固定塊上設(shè)置有用于安裝連接件的通孔，該通孔上方設(shè)置有用于夾緊連接件的定位套，所述夾具刻線刻畫在該定位套的上端面上。采用以上結(jié)構(gòu)，連接件在固定塊上安裝方便，定位套上的夾具刻線，能夠方便連接件與平面光學(xué)元件的定位。
[0017]所述調(diào)整塊分為上下正對(duì)設(shè)置的上平板和下平板，均為矩形塊狀結(jié)構(gòu)，其中，上平板與固定塊固定連接，下平板與導(dǎo)向塊固定連接，兩平板之間設(shè)置定位芯球，該定位芯球以局部內(nèi)嵌方式與上、下平板構(gòu)成球鉸副，所述上平板和下平板之間設(shè)置有至少2根拉簧，所述拉簧上端與上平板連接，下端與下平板連接，常態(tài)下處于拉伸狀態(tài)，以保持上、下平板位姿恒定，在上平板上端面對(duì)角線連線的兩端分別設(shè)置有第一調(diào)整螺釘和第二調(diào)整螺釘，調(diào)整螺釘螺距為0.20mm,所述第一調(diào)整螺釘和第二調(diào)整螺釘向下穿過上平板，下端與下平板上端面抵接，其中，所述第一調(diào)整螺釘靠近固定塊一側(cè)。采用以上結(jié)構(gòu)，能夠較為合理地實(shí)現(xiàn)對(duì)連接件二維角度的精確調(diào)整。
[0018]所述拉簧上下兩端通過拉桿固定在調(diào)整塊上下平板內(nèi)，該拉簧共為4根，分兩組，正交分布，且分別靠近調(diào)整螺釘位置，該結(jié)構(gòu)使二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定性更好，便于精確控制連接件位姿。
[0019]所述豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)外側(cè)設(shè)置有鎖緊螺釘，該鎖緊螺釘穿過豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)的端部與立柱抵接，該結(jié)構(gòu)可以較為簡便可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)的定位。
[0020]所述定位板上的刻度線的最小刻度值為0.5mm，所述光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的焦距大于或等于20mm，在焦距等于20mm處的放大倍率為10倍，所述電荷親合元件的像元大小為5微米。該配置能夠保證光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的成像清晰度，確保膠結(jié)過程中，各膠結(jié)參數(shù)的精度控制。
[0021]步驟4中所述的表面處理按照以下步驟依次進(jìn)行:
[0022]第一步，超聲波清洗10分鐘，去除油污和固體顆粒物；
[0023]第二步，用5%的氫氟酸浸泡膠結(jié)面5分鐘后，用蒸餾水清洗，烘干。
[0024]該表面處理方法能夠去除膠結(jié)面的氧化物等雜質(zhì)，使膠水更容易在膠結(jié)面凝結(jié)，方便連接件與平面光學(xué)元件的膠結(jié)。
[0025]所述調(diào)整夾具為3套，并呈三角形分布在定位板上端面上，該結(jié)構(gòu)避免了各調(diào)整夾具之間干涉，對(duì)于多點(diǎn)膠結(jié)尤其是三點(diǎn)膠結(jié)方式，提高了膠結(jié)效率。
[0026]有益效果:采用以上技術(shù)方案的平面類光學(xué)元件膠結(jié)方法，實(shí)現(xiàn)了平面光學(xué)元件與膠結(jié)連接件間相對(duì)位置關(guān)系精密調(diào)整、膠層厚度及均勻性精密控制，通過本發(fā)明方法完成的多點(diǎn)膠結(jié)應(yīng)力均勻、厚度一致性高、膠層均勻，光學(xué)元件附加面形不超過lOOnm，對(duì)光學(xué)元件性能影響極小。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0028]圖2為本發(fā)明中調(diào)整設(shè)備的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明中調(diào)整夾具與定位板安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明中調(diào)整塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為圖4的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0033]一種平面類光學(xué)元件膠結(jié)方法，首先架設(shè)如圖2所示的調(diào)整設(shè)備，其包括定位板3，該定位板3上設(shè)置有鏤空定位槽31，該鏤空定位槽31形狀可以根據(jù)待膠結(jié)的平面光學(xué)元件2形狀設(shè)定，保持其底面水平，方便放置平面光學(xué)元件2，側(cè)壁與底面垂直，以長度和寬度方向的側(cè)壁為定位面，以定位面焦點(diǎn)為零位，分別在長度和寬度方向刻畫刻度線，最小刻度值為0.5mm,該刻度線應(yīng)當(dāng)保證操作者方便觀察，可以設(shè)置在鏤空定位槽31外側(cè)定位板3的端面上，在鏤空定位槽31外側(cè)的定位板上設(shè)置有3套呈三角形分布的調(diào)整夾具4，在定位板3外側(cè)安裝光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)5，包括光學(xué)鏡頭51和電荷耦合元件52，該光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)5的焦距f:彡20mm，放大倍率約為10倍(f = 20mm處)，像元大小為5微米。
[0034]如圖3所示，所述調(diào)整夾具4包括豎直地設(shè)置在定位板3上的立柱6，可上下滑動(dòng)地安裝在該立柱6上的豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)7、二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)8和安裝在所述豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)7上方的螺旋測微計(jì)9，其中，所述立柱6為圓柱體，所述螺旋測微計(jì)9通過支架10固定在立柱6上，以控制豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)7上下位移，所述豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)7外側(cè)設(shè)置有鎖緊螺釘11，用于在立柱6上鎖緊定位，該豎直移動(dòng)機(jī)構(gòu)7具有沿水平方向延伸的水平導(dǎo)軌71，該水平導(dǎo)軌71平行與定位板3向鏤空定位槽31 —側(cè)延伸，所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)8可滑動(dòng)地安裝在水平導(dǎo)軌71上。
[0035]由圖2可以看出，所述二維旋轉(zhuǎn)臺(tái)8，包括導(dǎo)向塊81、調(diào)整塊82和固定塊83，均為矩形方塊狀結(jié)構(gòu)，其中，導(dǎo)向塊8套在水平導(dǎo)軌71上，采用微間隙配合，使其能夠沿水平導(dǎo)軌71水平移動(dòng)，調(diào)整塊82與固定塊83通過螺栓固定，該固定塊83上設(shè)置有用于安裝連接件I的通孔，在所述通孔的上端面設(shè)置有定位套84，使用時(shí)，該定位套84與連接件I為過渡配合，方便安裝，且不至于脫落，定位套84的上端面上刻畫有十字形的夾具刻線，該夾具刻線與定位板3上的刻度線平行。
[0036]結(jié)合圖4和圖5，所述調(diào)整塊82分為上下相對(duì)設(shè)置的上平板82a和下平板82b，上平板82a與固定塊8