CN105841926A - 一种光学系统测试用快速定位装置及定位方法 - Google Patents

一种光学系统测试用快速定位装置及定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于光学检测领域，公开了一种光学系统测试用快速定位装置及定位方法，通过本发明的定位装置记录下标准光学系统在测试设备上的测试姿态，更换被测光学系统后，在测试设备上复现该姿态，该姿态通过本发明的定位装置进行了一系列转换，基准镜法线方向代表光学系统的测试姿态，自准直光管光轴作为标准姿态的基准，再更换被测光学系统时，只需通过二维调整台将基准镜法线调至与自准直光管光轴平行即可实现姿态复现。本发明结构简便，定位准确性高，适合批量化产品的流水线作业，定位结束后，可直接进行相应指标的测试，免去了传统测试前的调试过程。

Description

一种光学系统测试用快速定位装置及定位方法
技术领域
本发明属于光学检测领域，涉及一种光学系统测试用快速定位装置及定位方法，可以应用于光学系统快速、批量检测定位工作中。
背景技术
在光学检测领域，尤其是对于一些将应用于重要的生产或生活场合的光学系统，为评判其合格与否，需对一些关键指标进行逐一测试。而这类光学系统往往是批量生产的，因此具有待检产品数量多、检测方案类似的特点。在使用一些自动化检测设备对其进行检测前，需要将光学系统的光轴与检测设备的光轴调至平行或同轴状态，而不同指标对于前文所提及的两轴平行度要求不同，有些需要将两者平行度控制在10″之内才可进行正常检测；另外，不同检测设备的调整方式也不尽相同，有的检测设备需要通过对比两边视场的像质，再通过逼近法确定光轴位置。因此往往在前期调试准备上花费大量时间，实际真正用于检测的时间甚至远少于调试时间。
因此，研制一种光学系统测试用快速定位平台，以解决反复手动调试及定位所浪费的时间，是非常必要的。
发明内容
为解决使用现有自动化检测设备检测光学系统时，前期调试准备时间长，浪费时间及人力的问题，本发明提供了一种可提高测试效率的光学系统测试用快速定位装置及定位方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种光学系统测试用快速定位装置，其特殊之处在于：包括瞄准单元、光学系统定位单元及姿态调整单元；
所述瞄准单元包括自准直光管和监视器；
所述光学系统定位单元包括基准板和基准镜；
所述姿态调整单元包括二维调整台和单轴转台；
所述二维调整台和基准板自下至上依次设置在单轴转台上；二维调整台用于调整基准板的方位及俯仰方向；
标准光学系统和所述基准镜分别安装在基准板上；所述监视器与自准直光管电连接，自准直光管朝向基准镜、用于对基准镜进行自准直，监视器用于监控自准直光管十字光标经基准镜返回的十字光标像。
上述光学系统定位单元还包括安装板，标准光学系统通过安装板与基准板螺纹连接。
上述监视器的中心设有十字光标，以便于查看十字光标像是否与监视器的中心重合。
基准板与安装板接触面的表面平面度优于0.01mm/100mm。
安装板两个面的平面度均优于0.01mm/100mm，且两个面的平行度优于0.01mm/100mm。
利用本发明的光学系统测试用快速定位装置对光学系统进行定位的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)确定标准测试姿态
1.1)将标准光学系统固定在基准板上，通过二维调整台不断调整标准光学系统的姿态的光轴与测试设备的光轴同轴或平行，记录此时单轴转台转角θ1；
1.2)转动单轴转台，带动光学系统定位单元将基准镜法线转至与自准直光管光轴大致平行处，记录此时单轴转台转角θ2；
1.3)根据监视器中基准镜返回的十字光标像，调整自准直光管的方位及俯仰姿态，直到十字光标像与监视器中心重合，即完成对基准镜的自准直，自准直光管的光轴作为基准不再改变，完成标准测试姿态的确定；
2)撤走标准光学系统；
3)将被测光学系统固定在基准板上，由于在更换被测光学系统时，拆卸过程会导致光学系统定位单元在姿态调整单元上位置的微小改变，直接导致被测光学系统的光轴与步骤1.3)中标准光学系统的光轴不一致，因此，需要根据监视器中基准镜返回的十字光标像，调节二维调整台的方位俯仰方向，直到十字光标像与监视器中心重合；
4)转动单轴转台至θ1处，完成对被测光学系统的定位，此时，被测光学系统的光轴与测试设备的光轴同轴或平行，然后可直接在测试设备上对被测光学系统进行相应指标的测试。
5)再次更换被测光学系统时，需将转台转至θ2处，重复步骤3)至步骤4)即可。
本发明的优点是：
1)结构简便，可大大缩短测试前的调试时间，适合批量化产品的流水线作业；
2)被测光学系统通过安装板与基准板螺纹连接，方便更换，对于同批生产的被测光学系统，定位完成一个被测光学系统，只需更换另一个被测光学系统即可，而对于不同批次的被测光学系统，只需更换与被测光学系统相匹配连接的安装板，而螺纹连接的方式，也便于更换，因此，本发明不需花费大量时间用于前期测试准备，具有很广泛的适用性，可用于不同批次，不同类型光学系统的定位；
3)定位准确性高，定位结束后，可直接进行相应指标的测试，免去了传统测试前的调试过程；
4)适应性好，可应用于不同型号光学系统测试前的快速定位。
附图说明
图1是本发明提供的光学系统测试用快速定位装置的三维结构示意图；
图2是本发明提供的光学系统测试用快速定位装置的俯视图。
其中：1-基准板；2-基准镜；3-安装板；4-标准光学系统；5-二维调整台；6-单轴转台；7-自准直光管；8-监视器；9-测试设备(非本装置组成部分)。
具体实施方式
参见图1和图2，给出了本发明的光学系统测试用快速定位装置示意图，该装置包括：
瞄准单元、光学系统定位单元及姿态调整单元；瞄准单元包括自准直光管7和监视器8；光学系统定位单元包括基准板1和基准镜2；姿态调整单元包括二维调整台5和单轴转台6；二维调整台和基准板自下至上依次设置在单轴转台上；二维调整台用于调整基准板的方位及俯仰方向。二维调整台5可进行方位、俯仰两个方向的调整，分辨率优于1″；单轴转台6角位置定位精度优于2″；
标准光学系统和基准镜2分别安装于基准板1上；
所述监视器与自准直光管电连接，自准直光管朝向基准镜、用于对基准镜进行自准直，监视器用于监控自准直光管十字光标经基准镜返回的十字光标像。
光学系统定位单元还包括安装板，标准光学系统通过安装板与基准板螺纹连接，由于被测光学系统往往是批量生产的，因此具有待检产品数量多、检测方案类似的特点，因此，螺纹连接，方便更换，对于同批生产的被测光学系统，定位完成一个被测光学系统，只需更换另一个被测光学系统即可；而对于不同批次的被测光学系统，只需更换与被测光学系统相匹配连接的安装板，而螺纹连接的方式，也便于更换，因此，本发明具有很广泛的适用性，不需花费大量时间用于前期测试准备，可用于不同批次，不同类型光学系统的定位。
为了便于查看十字光标像是否与监视器的中心重合，监视器的中心设有十字光标。
基准板1与光学系统装夹板3接触表面平面度优于0.01mm/100mm；所述光学系统装夹板3两个表面(两面分别与基准板1、标准光学系统4基准面接触)平面度均优于0.01mm/100mm，同时两面平行度优于0.01mm/100mm；
本发明在提供定位装置的同时，还提供了一种基于如上所提及的光学系统测试用快速定位装置对光学系统定位的方法，该方法包括以下步骤：
1)确定标准测试姿态
1.1)将标准光学系统固定在基准板上，通过二维调整台不断调整标准光学系统的姿态，的光轴与测试设备的光轴同轴或平行，记录此时单轴转台转角θ1；
1.2)转动单轴转台，带动光学系统定位单元将基准镜法线转至与自准直光管光轴大致平行处，记录此时单轴转台转角θ2；
1.3)根据监视器中基准镜返回的十字光标像，调整自准直光管的方位及俯仰姿态，直到十字光标像与监视器中心重合，即对基准镜进行自准直，进而确定标准光学系统的初始姿态，确定后，自准直光管的光轴作为基准不得再改变，完成标准测试姿态的确定；
2)撤走标准光学系统；
3)将被测光学系统固定在基准板上，根据监视器中基准镜返回的十字光标像，调节二维调整台的方位俯仰方向，直到十字光标像与监视器中心重合，即将基准镜调回初始位置；
4)转动单轴转台至θ1处，带动光学系统定位单元将被测光学系统转至测试位置，定位结束，此时，被测光学系统的光轴与测试设备的光轴同轴或平行，可直接在测试设备上进行相应指标的测试。
5)再次更换被测光学系统时，需将转台转至θ2处，重复步骤3)至步骤4)即可。
本发明的定位原理：本发明是通过上述定位装置记录下标准光学系统在测试设备上的测试姿态，更换被测光学系统后，在测试设备上复现该姿态。该姿态通过上述定位装置进行了一系列转换，基准镜法线方向代表光学系统的测试姿态，自准直光管光轴作为标准姿态的基准，再更换被测光学系统时，只需通过二维调整台将基准镜法线调至与自准直光管光轴平行即可实现姿态复现。

Claims (6)

1.一种光学系统测试用快速定位装置，其特征在于：包括瞄准单元、光学系统定位单元及姿态调整单元；
所述瞄准单元包括自准直光管和监视器；
所述光学系统定位单元包括基准板和基准镜；
所述姿态调整单元包括二维调整台和单轴转台；
所述二维调整台和基准板自下至上依次设置在单轴转台上；二维调整台用于调整基准板的方位及俯仰方向；
标准光学系统和所述基准镜分别安装在基准板上；所述监视器与自准直光管电连接，自准直光管朝向基准镜、用于对基准镜进行自准直，监视器用于监控自准直光管十字光标经基准镜返回的十字光标像。
2.根据权利要求1所述的光学系统测试用快速定位装置，其特征在于：所述光学系统定位单元还包括安装板，标准光学系统通过安装板与基准板螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的光学系统测试用快速定位装置，其特征在于：监视器的中心设有十字光标。
4.根据权利要求2或3所述的光学系统测试用快速定位装置，其特征在于：基准板与安装板接触面的表面平面度优于0.01mm/100mm。
5.根据权利要求4所述的光学系统测试用快速定位装置，其特征在于：
安装板两个面的平面度均优于0.01mm/100mm，且两个面的平行度优于0.01mm/100mm。
6.利用权利要求1至5任一所述的光学系统测试用快速定位装置对光学系统进行定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)确定标准测试姿态
1.1)将标准光学系统固定在基准板上，通过二维调整台不断调整标准光学系统的姿态，直到标准光学系统的光轴与测试设备的光轴同轴或平行，记录此时单轴转台转角θ1；
1.2)转动单轴转台，带动光学系统定位单元将基准镜法线转至与自准直光管光轴大致平行处，记录此时单轴转台转角θ2；
1.3)根据监视器中基准镜返回的十字光标像，调整自准直光管的方位及俯仰姿态，直到十字光标像与监视器中心重合，即完成对基准镜的自准直，自准直光管的光轴作为基准保持不变，完成标准测试姿态的确定；
2)撤走标准光学系统；
3)将被测光学系统固定在基准板上，根据监视器中基准镜返回的十字光标像，调节二维调整台的方位俯仰方向，直到十字光标像与监视器中心重合；
4)转动单轴转台至θ1处，完成对被测光学系统的定位，此时，被测光学系统的光轴与测试设备的光轴同轴或平行，然后在测试设备上对被测光学系统进行相应指标的测试；
5)再次更换被测光学系统时，将转台转至θ2处，重复步骤3)至步骤4)即可。
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