CN102540397A

CN102540397A - 一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法及系统

Info

Publication number: CN102540397A
Application number: CN2010106071553A
Authority: CN
Inventors: 张学敏; 魏儒义; 段嘉友; 李华; 侯晓华; 杨建峰
Original assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Current assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明的一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法及系统，该系统包括车床、道威棱镜组件、发射源定心仪、接收源定心仪；所述道威棱镜组件设置于车床上；所述发射源定心仪与道威棱镜组件以及接收源定心仪依次设置于同一光路上；所述道威棱镜组件包括道威棱镜以及用于固定道威棱镜的外圆；本发明所涉及的一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法及系统，道威棱镜组件外圆中心轴与车床旋转轴同轴，保证了道威棱镜光轴与道威棱镜组件外圆中心轴的平行性，不仅可以有效提高装配精度，精度可达0.01mm，还可以大大缩短装配周期；而且本发明的系统结构简单，可操作性强。

Description

一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法及系统

技术领域

本发明属于光机装配加工领域，具体是实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法及系统。

背景技术

道威棱镜是一种像旋转器，其主要有两个用途：当棱镜旋转时，经过棱镜后像的旋转角为棱镜旋转角的两倍；另一种用途，与180°直角棱镜一样，作为180°全反射棱镜使用。一般而言，道威棱镜是利用临界角原理实现内部全反射，所以其视场角有限。同时，保持其使用平行光很重要。

当道威棱镜应用于旋转式光机系统中时，都存在如何实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的问题，如基于道威棱镜以角速度ω旋转时其经由道威棱镜所成的像角速度为2ω的特性而设计的多通道光纤旋转连接器，道威棱镜的旋转轴偏转会带来出射光线与理想光线之间的偏差，从而对光纤准直器之间的耦合带来角度上的偏差，因此棱镜旋转轴的偏向是引起旋转连接器的耦合损耗的一个主要原因。常用的道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行实现方式为采用高精度的机械加工并在机械结构上设置顶丝、弹簧等调整环节，使得道威棱镜旋转轴(通常为道威棱镜镜筒外圆中心轴)与反射面轴线夹角位置可调，但是这种方法的调整精度较低、调整过程反复而且易使道威棱镜发生变形。

发明内容

为了解决现有技术中实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法调整精度低、过程复杂而且容易使道威棱镜发生变形的问题，本发明提供了一种有效实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法及系统。

本发明的技术方案是：一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下实现步骤：

1)将道威棱镜组件安装在车床上；

2)调整安装好的道威棱镜组件使其道威棱镜的反射面轴线与车床的主轴平行；

3)车削道威棱镜组件的外圆，使其中心轴与车床的主轴重合。

上述步骤2)具体包括：

2.1)调整平行光的发射源与接收源使其光轴同轴且与车床主轴平行；

2.2)调整道威棱镜组件的倾斜角度与位移，使其光轴与平行光发射源及接收源的光轴平行。

上述步骤2.2)中的位移小于3mm。

上述步骤2.2)中的倾斜角度是小于5°。

上述道威棱镜组件的外圆存留20～30丝的加工余量。

上述步骤3)具体包括：

3.1)将车床的车削工具与其主轴垂直设置；

3.2)启动车削工具车削道威棱镜组件的外圆至其中心轴与车床的主轴重合，使得道威棱镜的反射面轴线与旋转轴平行。

本发明还涉及一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的系统，其特殊之处在于：包括车床、道威棱镜组件、发射源定心仪、接收源定心仪；所述道威棱镜组件设置于车床上；所述发射源定心仪与道威棱镜组件以及接收源定心仪依次设置于同一光路上；所述道威棱镜组件包括道威棱镜以及用于固定道威棱镜的外圆。

上述车床包括主轴、多维调节台和车削工具；所述道威棱镜组件设置于车床的多维调节台上；所述多维调节台设置于主轴上可用于调节道威棱镜组件的角度与位移；所述车削工具与所述主轴垂直设置。

上述道威棱镜的反射面轴线与所述主轴平行。

上述外圆的中心轴与主轴重合。

上述发射源定心仪和接收源定心仪的焦距为无穷远。

本发明所涉及的一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法及系统，通过调节道威棱镜组件位置使得道威棱镜光轴与车床旋转轴平行，采用与车床旋转轴垂直的车削工具加工道威棱镜组件外圆，使得道威棱镜组件外圆中心轴与车床旋转轴同轴，由道威棱镜光轴、车床旋转轴以及道威棱镜组件外圆中心轴的等价关系，从而保证了道威棱镜光轴与道威棱镜组件外圆中心轴的平行性，不仅可以有效提高装配精度，精度可达0.01mm还可以大大缩短装配周期；而且本发明的系统结构简单，可操作性强。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图中：1-车床，2-道威棱镜组件，3-发射源定心仪，4-接收源定心仪，5-道威棱镜，6-外圆，7-主轴，8-多维调节台，9-车削工具。

具体实施方式

本发明涉及的一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法，该方法包括以下实现步骤：

步骤1：将道威棱镜组件安装在车床上，由车床主轴带动道威棱镜组件进行高速精密旋转；

步骤2：调整安装好的道威棱镜组件使其道威棱镜的反射面轴线与车床的主轴平行；具体包括：

步骤2.1：调整平行光的发射源与接收源使其光轴同轴与车床主轴平行；

步骤2.2：调整道威棱镜组件的倾斜角度与位移，使其光轴与平行光发射源及接收源的光轴平行。通常将该位移控制在3mm范围之内，倾斜角度控制在5°之内。

步骤3：车削道威棱镜组件的外圆，使其中心轴与车床的主轴重合。具体包括：

步骤3.1：将车床的车削工具与其主轴垂直设置；

步骤3.2：启动步骤3.1的车削工具车削道威棱镜组件的外圆至其中心轴与车床的主轴重合，最终使得道威棱镜的反射面轴线与其旋转轴平行，消除了道威棱镜的反射面轴线与其旋转轴之间的夹角。一般在装配之前的道威棱镜组件外圆会存留20～30丝的加工余量，车削工具对其进行车削，从而使其中心轴与车床主轴重合，而步骤2的调整使得道威棱镜的反射面轴线与车床主轴平行，根据道威棱镜光轴、车床主轴以及道威棱镜组件外圆中心轴即道威棱镜旋转轴的等价关系，从而实现道威棱镜的反射面轴线与其旋转轴平行的目的。

本发明还提供了一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的系统，参见图1，该系统包括车床1、道威棱镜组件2、发射源定心仪3、接收源定心仪4；道威棱镜组件2设置于车床1上；发射源定心仪3与道威棱镜组件2以及接收源定心仪4依次设置于同一光路上；道威棱镜组件2包括道威棱镜5以及用于固定道威棱镜的外圆6。

本发明的车床1包括主轴7、多维调节台8和车削工具9；其中主轴7采用精密旋转轴系，可减小由于车床主轴7旋转运动误差造成车削过程所加工的机械框外圆6尺寸误差；本发明的道威棱镜组件2设置在车床1的多维调节台8上，通过多维调节台8调节道威棱镜组件2的角度与位移，即可实现道威棱镜5反射面轴线的旋转方向(倾斜)调整；该多维调节台8可以设置在主轴7上；车削工具9与主轴7垂直设置，通过车削工具9可对道威棱镜组件2的机械框端面及外圆6进行加工，可保证机械框旋转轴与车床主轴7有很好的的同轴性。

本发明的道威棱镜5的反射面轴线轴与车床主轴7平行。

本发明的道威棱镜组件2的外圆6中心轴与车床主轴7重合。

由于道威棱镜5工作于平行光路中，因此发射源定心仪3与接收源定心仪4的调焦为无穷远，即工作在平行光管状态。

本发明的道威棱镜5反射面轴线若与车床主轴7成一角度，当车床主轴7旋转时，发射源定心仪3会发出的无穷远目标在接收源定心仪4中所成的像是划圆变化的，通过调节多维调节台8使其划圆量最小，再采用车削工具9加工道威棱镜镜筒的外圆6至要求的尺寸范围，从而有效实现了道威棱镜5反射面轴线与其旋转轴的平行度要求。

Claims

1.一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法，其特征在于：所述方法包括以下实现步骤：

1)将道威棱镜组件安装在车床上；

2.根据权利要求1所述的实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法，其特征在于：所述步骤2)具体包括：

3.根据权利要求2所述的实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法，其特征在于：所述步骤2.2)中的位移小于3mm。

4.根据权利要求3所述的实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法，其特征在于：所述步骤2.2)中的倾斜角度是小于5°。

5.根据权利要求4所述的实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法，其特征在于：所述道威棱镜组件的外圆存留20～30丝的加工余量。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的方法，其特征在于：所述步骤3)具体包括：

3.1)将车床的车削工具与其主轴垂直设置；

7.一种实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的系统，其特征在于：包括车床、道威棱镜组件、发射源定心仪、接收源定心仪；所述道威棱镜组件设置于车床上；所述发射源定心仪与道威棱镜组件以及接收源定心仪依次设置于同一光路上；所述道威棱镜组件包括道威棱镜以及用于固定道威棱镜的外圆。

8.根据权利要求7所述的实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的系统，其特征在于：所述车床包括主轴、多维调节台和车削工具；所述道威棱镜组件设置于车床的多维调节台上；所述多维调节台设置于主轴上可用于调节道威棱镜组件的角度与位移；所述车削工具与所述主轴垂直设置。

9.根据权利要求8所述的实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的系统，其特征在于：所述道威棱镜的反射面轴线与所述主轴平行。

10.根据权利要求9所述的实现道威棱镜反射面轴线与旋转轴平行的系统，其特征在于：所述外圆的中心轴与主轴重合。