CN102096196A - 一种分光系统批量生产装调方法及工装 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学分光系统的装调方法及相应的装调工装，包括光学平台、设置在光学平台上用于定位分光基板的四个定位块、用于固定第一自准直测微光管的第一垫块、用于固定第二自准直测微光管的第二垫块、用于固定第三自准直测微光管及第四自准直测微光管及第五自准直测微光管的第三垫块、用于固定自准直定线望远镜的第四垫块、与第二自准直测微光管的像完全自准的第一基准反射镜、与第四自准直测微光管的像完全自准的第二基准反射镜；分光基板用于安装第一分光镜、第二分光镜和第三分光镜。本发明解决了分光系统的大批量生产装调需要实现装配、互换一格准的技术问题，本发明可实现分光模块批量化装调，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学分光系统的装调方法及相应的装调工装。
背景技术
在复杂光学系统设计中，通常会将一束光分成若干束来实现不同需要，我们把这部分光路称为分光系统。分光部分在整个光学系统中相当重要，分出的光束能否满足设计要求，直接影响到后续光路的质量。因此，分光系统机械结构件(含光学件)的装调在整套光学仪器装配中显得尤为重要。
如图1所示，光学设计要求，一束入射光线与分光镜安装基板的A基准面平行入射，经第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜透射及反射后，要求三路出射光线相互平行且光线的传播方向不变。另外，要求第一分光镜的反射光线与入射光线夹角为60°。但是，现有的装调方法无法满足该光学设计所涉及的分光系统大批量装调在机械镜架上。
发明内容
为了解决分光系统的大批量生产装调需要实现装配、互换一格准的技术问题，本发明提供了一种分光系统批量生产装调方法及工装。
一种分光系统批量生产装调方法及工装，其特殊之处在于：其依次包括以下步骤：
1]组建装调工装，具体步骤如下：
1.1]固定分光基板：
在光学平台1上选取恰当的位置，并根据分光基板2的摆放位置固定四个等高的定位块3，要求分光基板2的A、B两加工基准面能够与其对应的两定位块的靠面靠紧，并用相等的力压紧四个压板4；
1.2]建立第一自准直测微光管与分光基板的方位关系：
在分光基板2的A加工基准面相对的分光基板外侧固定第一垫板21，放置第一自准直测微光管31，在分光基板2的A加工基准面上靠一个平面反射镜51，调整第一自准直测微光管31，使之与平面反射镜51自准；
1.3]建立第一自准直测微光管与分光基板的俯仰位置关系：
在分光基板2上，在第一自准直测微光管31的光轴上靠近A加工基准面的位置放置90°标准角度块6，调整90°标准角度块6的位置，使之与第一自准直测微光管31方位向对准，调整第一自准直测微光管31的俯仰，使第一自准直测微光管31与90°标准角度块6方位、俯仰自准；
1.4]建立第二自准直测微光管与经纬仪精确瞄准关系：
在第一自准直测微光管31光轴的相对位置，用经纬仪7精确瞄准第一自准直测微光管31；顺时针旋转经纬仪60°，并在经纬仪7相对方向放置第二自准直测微光管32，将第二自准直测微光管32固定在第二垫板22上，调整第二自准直测微光管32，使第二自准直测微光管32与经纬仪7精确瞄准；
1.5]确定第二自准直测微光管的位置：
利用大口径平面反射镜52，平移第二自准直测微光管22，使其光轴能够穿过第一分光镜11的安装位置；将第二垫板22固定在光学平台1上；
1.6]调整第三自准直测微光管与第一自准直测微光管瞄准关系：
在第一自准直测微光管11光轴的相对位置、第一分光镜11的装配位置，放置一个五棱镜8，调整第三自准直测微光管33的角度，使之与第一自准直测微光管11瞄准；
1.7]调整第四自准直测微光管、第五自准直测微光管与第三自准直测微光管的平行关系：
在第三自准直测微光管33光轴的相对位置，放置大口径平面反射镜52，使大口径平面反射镜52的摆放位置能够同时覆盖第二分光镜12、第三分光镜13的装配位置；调整大口径平面反射镜52的方位、俯仰角度，使大口径平面反射镜52与第三自准直测微光管33自准；调整第四自准直测微光管34、第五自准直测微光管35，使其与大口径平面反射镜52自准；
1.8]研修第一分光镜俯仰角度误差：
将第一分光镜11安装到分光基板2上，旋转第一分光镜11的方位，使之与第二自准直测微光管12的方位像自准，并用第二自准直测微光管12判读第一分光镜11俯仰需要修正的角度误差；
1.9]调整自准直定线望远镜和第三自准直测微光管的自准关系：
在第三自准直测微光管13光轴的相对位置，放一自准直定线望远镜9，自准直定线望远镜9固定在第四垫块24上，调整自准直定线望远镜9的俯仰及左右摆动，使其与第三自准直测微光管13自准；将第四垫块24固定在光学平台1上；
1.10]研修第二分光镜和第三分光镜俯仰角度误差：
将第二分光镜12安装到分光基板2上，观察第四自准直测微光管34，旋转第二分光镜12的方位，直到第四自准直测微光管34与自准直定线望远镜9瞄准，从第四自准直测微光管34判读第二分光镜12俯仰需要修研的角度误差；从第五自准直测微光管35判读第三分光13镜俯仰需要修研的角度误差；
1.11]固定第一基准反射镜和第二基准反射镜：
在第二自准直测微光管32的相对位置，调整第一基准反射镜41的方位与俯仰，使之与第二自准直测微光管32的像完全自准，锁死调节机构，并将第一基准反射镜41的镜座在光学平台1上固定；同样，在第四自准直测微光管34的相对位置，固定第二基准反射镜42；
2]批量装调第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜，具体步骤如下：
根据第一基准反射镜41和第二基准反射镜42建立各自准直测微光管与分光基板2的装调位置关系；以第一基准反射镜41为基准，调整第二自准直测微光管32与其自准；以第二基准反射镜42为基准，调整第四自准直测微光管34与其自准；重复步骤1.7]至步骤1.10]，完成批量生产装调。
该方法还包括定期对第一基准反射镜41和第二基准反射镜42进行校正的步骤。
一种分光系统批量生产装调工装，其特殊之处在于：包括光学平台1、设置在光学平台上用于定位分光基板的四个定位块3、用于固定第一自准直测微光管11的第一垫块21、用于固定第二自准直测微光管32的第二垫块22、用于固定第三自准直测微光管33及第四自准直测微光管34及第五自准直测微光管35的第三垫块23、用于固定自准直定线望远镜9的第四垫块24、与第二自准直测微光管32的像完全自准的第一基准反射镜41、与第四自准直测微光管34的像完全自准的第二基准反射镜42；所述分光基板用于安装第一分光镜11、第二分光镜12和第三分光镜13。
本发明所具有的优点：
1、本发明可实现分光模块批量化装调，提高生产效率，保证模块的一致性。
2、本发明在批量生产中，可根据第一基准反射镜和第二基准反射镜建立各光管与分光基板的装调关系，避免了经纬仪及五棱镜等仪器的重复使用，只需定期对两基准反射镜进行校正。
3、本发明装调好的分光模块具有良好的互换性。
附图说明
图1是本发明的光学设计要求图；
图2是本发明方法中固定分光基板的示意图；
图3是本发明方法中建立第一自准直测微光管与分光基板的方位关系的示意图；
图4是本发明方法中建立第一自准直测微光管与分光基板的俯仰位置关系的示意图；
图5和图6是本发明方法中建立第二自准直测微光管与经纬仪精确瞄准关系的示意图；
图7和图8是本发明方法中确定第二自准直测微光管的位置的示意图；
图9是本发明方法中调整第三自准直测微光管与第一自准直测微光管瞄准关系的示意图；
图10是本发明方法中调整第四自准直测微光管、第五自准直测微光管与第三自准直测微光管的平行关系的示意图；
图11是本发明方法中的研修第一分光镜俯仰角度误差示意图；
图12是本发明方法中调整自准直定线望远镜和第三自准直测微光管的自准关系的示意图；
图13和图14是本发明方法中研修第二分光镜和第三分光镜俯仰角度误差的示意图；
图15是本发明方法中固定第一基准反射镜和第二基准反射镜的示意图；
图16是本发明方法中批量生产装调所需的各工装部件的安装位置示意图；
附图标记为：1-光学平台，2-分光基板，3-定位块，4-压板，51-平面反射镜，52-大口径平面反射镜，6-90°标准角度块，7-经纬仪，8-五棱镜，9-自准直定线望远镜，11-第一分光镜，12-第二分光镜，13-第三分光镜，21-第一垫板，22-第二垫板，23-第三垫板，24-第四垫板，31-第一自准直测微光管，32-第二自准直测微光管，33-第三自准直测微光管，34-第四自准直测微光管，35-第五自准直测微光管，41-第一基准反射镜，42-第二基准反射镜。
具体实施方式
首先，根据装调方法的需要，在光学平台上选取恰当的位置，并根据基板的摆放位置固定四个等高的定位块，如图2所示，要求基板的A、B两加工基准面能够与其对应的两定位块的靠面靠紧，并用相等的力压紧四个压板。
在图3所示位置固定第一垫板，放置0.1秒第一自准直测微光管，在分光基板A加工基准面靠一φ100平面反射镜51，调整第一自准直测微光管，使之与平面反射镜51自准，这样就建立了第一自准直测微光管与分光基板的方位关系。
在图4所示位置放置90°标准角度块，调整角度块的位置，使之与第一自准直测微光管方位向对准，调整第一自准直测微光管的俯仰，使第一自准直测微光管与标准角度块方位、俯仰自准。这样就建立了第一自准直测微光管与分光基板的俯仰位置关系。
如图5、6所示，在第一自准直测微光管光轴的相对位置，用经纬仪精确瞄准第一自准直测微光管。顺时针旋转经纬仪60°，并在经纬仪相对方向放置第二自准直测微光管，调整第二自准直测微光管，使第二自准直测微光管与经纬仪精确瞄准。
如图7、8所示，利用φ300大口径平面反射镜52，平移第二自准直测微光管，使其光轴能够穿过第一分光镜的安装位置，并固定第二垫板。
如图9所示，在第一自准直测微光管光轴的相对位置、第一分光镜的装配位置，放置一五棱镜，调整第三自准直测微光管的角度，使之与第一自准直测微光管瞄准。
如图10所示，在第三自准直测微光管光轴的相对位置，放置大口径平面反射镜52，使大口径平面反射镜52的摆放位置能够同时覆盖第二分光镜、第三分光镜的装配位置。调整反射镜的方位、俯仰角度，使大口径平面反射镜52与第三自准直测微光管自准。调整第四自准直测微光管、第五自准直测微光管，使其与反射镜自准。
如图11所示，将第一分光镜安装到分光基板上，旋转分光镜的方位，使之与第二自准直测微光管的方位像自准，并用第二自准直测微光管判读第一分光镜俯仰需要修正的角度误差。
第一分光镜经修研，安装达到要求后，在第三自准直测微光管光轴的相对位置，放一自准直定线望远镜，如图12所示，调整自准直定线望远镜的俯仰及左右摆动，使其与第三自准直测微光管自准。
如图12所示，将第二分光镜安装到分光基板上，观察第四自准直测微光管，旋转第二分光镜的方位，直到第四自准直测微光管与自准直定线望远镜瞄准，从第四自准直测微光管判读第二分光镜俯仰需要修研的角度误差。第二分光镜经修研，安装达到要求后，如图13所示，从第五自准直测微光管判读第三分光镜俯仰需要修研的角度误差。
至此，一套完整的分光模块装调完成。定位块及各垫板位置的固定，不仅确保了各装调仪器光轴的等高，同时明确了各仪器的摆放位置，方便对下一套进行装调。
为简化此分光模块批量化装调，提高生产效率，保证模块的一致性，如图15所示位置，在第二自准直测微光管的相对位置，调整第一基准反射镜的方位与俯仰，使之与第二自准直测微光管的像完全自准，锁死调节机构，并将镜座在光学平台上牢牢固定。同样，在第四自准直测微光管的相对位置，固定第二基准反射镜。在批量生产中，可根据第一基准反射镜和第二基准反射镜建立各光管与分光基板的装调关系，避免了经纬仪及五棱镜等仪器的重复使用，只需定期对两基准反射镜进行校正。同时，该方法使装调好的分光模块具有良好的互换性。
Claims (3)
1.一种分光系统批量生产装调方法，其特征在于：其依次包括以下步骤：
1]组建装调工装，具体步骤如下：
1.1]固定分光基板：
在光学平台(1)上选取恰当的位置，并根据分光基板(2)的摆放位置固定四个等高的定位块(3)，要求分光基板(2)的A、B两加工基准面能够与其对应的两定位块的靠面靠紧，并用相等的力压紧四个压板(4)；
1.2]建立第一自准直测微光管与分光基板的方位关系：
在分光基板(2)的A加工基准面相对的分光基板外侧固定第一垫板(21)，放置第一自准直测微光管(31)，在分光基板(2)的A加工基准面上靠一个平面反射镜(51)，调整第一自准直测微光管(31)，使之与平面反射镜(51)自准；
1.3]建立第一自准直测微光管与分光基板的俯仰位置关系：
在分光基板(2)上，在第一自准直测微光管(31)的光轴上靠近A加工基准面的位置放置90°标准角度块(6)，调整90°标准角度块(6)的位置，使之与第一自准直测微光管(31)方位向对准，调整第一自准直测微光管(31)的俯仰，使第一自准直测微光管(31)与90°标准角度块(6)方位、俯仰自准；
1.4]建立第二自准直测微光管与经纬仪精确瞄准关系：
在第一自准直测微光管(31)光轴的相对位置，用经纬仪(7)精确瞄准第一自准直测微光管(31)；顺时针旋转经纬仪60°，并在经纬仪(7)相对方向放置第二自准直测微光管(32)，将第二自准直测微光管(32)固定在第二垫板(22)上，调整第二自准直测微光管(32)，使第二自准直测微光管(32)与经纬仪(7)精确瞄准；
1.5]确定第二自准直测微光管的位置：
利用大口径平面反射镜(52)，平移第二自准直测微光管(22)，使其光轴能够穿过第一分光镜(11)的安装位置；将第二垫板(22)固定在光学平台(1)上；
1.6]调整第三自准直测微光管与第一自准直测微光管瞄准关系：
在第一自准直测微光管(11)光轴的相对位置、第一分光镜(11)的装配位置，放置一个五棱镜(8)，调整第三自准直测微光管(33)的角度，使之与第一自准直测微光管(11)瞄准；
1.7]调整第四自准直测微光管、第五自准直测微光管与第三自准直测微光管的平行关系：
在第三自准直测微光管(33)光轴的相对位置，放置大口径平面反射镜(52)，使大口径平面反射镜(52)的摆放位置能够同时覆盖第二分光镜(12)、第三分光镜(13)的装配位置；调整大口径平面反射镜(52)的方位、俯仰角度，使大口径平面反射镜(52)与第三自准直测微光管(33)自准；调整第四自准直测微光管(34)、第五自准直测微光管(35)，使其与大口径平面反射镜(52)自准；
1.8]研修第一分光镜俯仰角度误差：
将第一分光镜(11)安装到分光基板(2)上，旋转第一分光镜(11)的方位，使之与第二自准直测微光管(12)的方位像自准，并用第二自准直测微光管(12)判读第一分光镜(11)俯仰需要修正的角度误差；
1.9]调整自准直定线望远镜和第三自准直测微光管的自准关系：
在第三自准直测微光管(13)光轴的相对位置，放一自准直定线望远镜(9)，自准直定线望远镜(9)固定在第四垫块(24)上，调整自准直定线望远镜(9)的俯仰及左右摆动，使其与第三自准直测微光管(13)自准；将第四垫块(24)固定在光学平台(1)上；
1.10]研修第二分光镜和第三分光镜俯仰角度误差：
将第二分光镜(12)安装到分光基板(2)上，观察第四自准直测微光管(34)，旋转第二分光镜(12)的方位，直到第四自准直测微光管(34)与自准直定线望远镜(9)瞄准，从第四自准直测微光管(34)判读第二分光镜(12)俯仰需要修研的角度误差；从第五自准直测微光管(35)判读第三分光(13)镜俯仰需要修研的角度误差；
1.11]固定第一基准反射镜和第二基准反射镜：
在第二自准直测微光管(32)的相对位置，调整第一基准反射镜(41)的方位与俯仰，使之与第二自准直测微光管(32)的像完全自准，锁死调节机构，并将第一基准反射镜(41)的镜座在光学平台(1)上固定；同样，在第四自准直测微光管(34)的相对位置，固定第二基准反射镜(42)；
2]批量装调第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜，具体步骤如下：
根据第一基准反射镜(41)和第二基准反射镜(42)建立各自准直测微光管与分光基板(2)的装调位置关系；以第一基准反射镜(41)为基准，调整第二自准直测微光管(32)与其自准；以第二基准反射镜(42)为基准，调整第四自准直测微光管(34)与其自准；重复步骤1.7]至步骤1.10]，完成批量生产装调。
2.根据权利要求1所述的分光系统批量生产装调方法，其特征在于：该方法还包括定期对第一基准反射镜(41)和第二基准反射镜(42)进行校正的步骤。
3.一种分光系统批量生产装调工装，其特征在于：包括光学平台(1)、设置在光学平台上用于定位分光基板的四个定位块(3)、用于固定第一自准直测微光管(11)的第一垫块(21)、用于固定第二自准直测微光管(32)的第二垫块(22)、用于固定第三自准直测微光管(33)及第四自准直测微光管(34)及第五自准直测微光管(35)的第三垫块(23)、用于固定自准直定线望远镜(9)的第四垫块(24)、与第二自准直测微光管(32)的像完全自准的第一基准反射镜(41)、与第四自准直测微光管(34)的像完全自准的第二基准反射镜(42)；所述分光基板用于安装第一分光镜(11)、第二分光镜(12)和第三分光镜(13)。
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2010
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