CN110850549A - 一种双轴对称透镜高精度装调方法 - Google Patents

一种双轴对称透镜高精度装调方法 Download PDF

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韩旭浩
周广亮
刘刚
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Abstract

一种双轴对称透镜高精度装调方法，涉及双轴对称透镜(2)如柱面镜、轮胎镜与镜框(3)之间的高精度定位技术领域。通过校准双向中心偏测量仪上、下两光管平行光状态下的十字像与双向中心偏测量仪的十字基准线平行；调整镜框(3)的中心轴线与双向中心偏测量仪二维转台(4)转轴重合；确定双轴对称透镜(2)相对镜框(3)的安装方向，调整双轴对称透镜(2)的光轴与双向中心偏测量仪二维转台(4)转轴重合；完成双轴对称透镜(2)与镜框(3)之间的精准定位，最终达到提高航空机载光电设备的精度。

Description

一种双轴对称透镜高精度装调方法
技术领域
本发明涉及双轴对称透镜与镜框之间的高精度装调技术领域，特别是航空机载光电设备中的双轴对称透镜与镜框之间的定位与连接技术。
背景技术
双轴对称透镜2即X轴和Y轴曲率不一样的透镜，包含柱面镜、轮胎镜。现代光学系统中柱面镜的应用很广泛，如投影系统、成像系统、分析仪器、激光测量系统等。柱面镜可以把一个点光斑转换成一条线斑，或者在不改变像的宽度的情况下改变像的高度。轮胎镜可以同时对X轴和Y轴两个方向整形，一片轮胎镜可以代替多片平面反射镜、球面反射镜和柱面镜的组合，减小仪器的体积，使仪器调试更加方便简单，提高仪器的质量。
此前只对一个面为柱面、另一个面为球面的透镜进行过定心装配，该种柱面镜一共有三种曲率，现有技术指标要保证两个曲率球心像的光轴与机械轴精度，同时还要保证母线与镜框平行。此前保证母线与镜框平行的方法是用测厚仪测量母线上各个点的高度差，保证高度差在要求范围内。此方法有一定局限性，只能用于透镜柱面朝上时装配。对于双面柱面透镜和柱面被遮挡透镜无法进行装配。
如果没有高精度的装调手段，双轴对称透镜2在光学系统中无法达到应有效果，使得航空机载光电设备不能正常工作。
发明内容
本发明的目的：为了提高航空机载光电设备中双轴对称透镜与镜框之间的装配精度，特提出一种双轴对称透镜高精度装调方法。
本发明技术方案提供一种双轴对称透镜高精度装调方法，根据双轴对称透镜2双轴对称的结构特征，确定X轴和Y轴，双轴对称透镜2的上下表面分别在X轴和Y轴方向各有一个球心，通过双向中心偏测量仪上光管1和下两光管观测双轴对称透镜2球心，确定上表面X轴方向的球心像位置SX、下表面X轴方向的球心像位置XX、上表面Y轴方向的球心像位置SY、下表面Y轴方向的球心像位置XY四个位置，调整双轴对称透镜2在X轴和Y轴方向上的平移量和倾斜量，使所述四个位置之间的偏移量达到精度要求的范围内。
所述的一种双轴对称透镜高精度装调方法，包括以下步骤：
A.校准双向中心偏测量仪上光管1和下光管5在平行光状态下的十字像，使得两光管所成的像与双向中心偏测量仪的十字基准线平行；
B.将镜框3装夹在双向中心偏测量仪的二维转台4上，调整镜框3位置，满足镜框3的中心轴线和双向中心偏测量仪二维转台4转轴重合度的要求
C.按照镜框3上标注的双轴对称透镜2X轴安装方向，安装十字分化板；调整十字分化板，使十字分化板刻线与双向中心偏测量仪的十字基准线平行；
D.将双轴对称透镜2放置在镜框3中，调整上光管1和下光管5位置至能够成像，后旋转双轴对称透镜2至成像清晰；
E.调整上光管1、下光管5与双轴对称透镜2的相对位置，确定上表面X轴方向的球心像位置SX、下表面X轴方向的球心像位置XX、上表面Y轴方向的球心像位置SY、下表面Y轴方向的球心像位置XY四个位置；
F.调整双轴对称透镜2在X轴方向和Y轴方向的平移量和倾斜量，直至满足双轴对称透镜2的光轴和双向中心偏测量仪二维转台4转轴重合度的要求；
G.将准备好的连接固定用胶均匀地填充于双轴对称透镜2和镜框3之间，清除双轴对称透镜2和镜框3之间溢出的胶，静置，等胶干固化。
所述的一种双轴对称透镜高精度装调方法，所述步骤C具体包括：转动双向中心偏测量仪，当十字分化板刻线与双向中心偏测量仪的十字基准线平行时，停止转动二维转台4，锁死二维转台4，记录二维转台4旋转角度ɑ。
所述的一种双轴对称透镜高精度装调方法，所述步骤D具体包括：镜框3标注位置记为双轴对称透镜2的X轴，依据双轴对称透镜2与镜框3标注位置的对应安装关系和双轴对称透镜2曲率，选取双向中心偏测量仪对应焦距的镜头，调节的上、下光管5的位置，使上、下光管5移动到刻线对应曲率球心像位置，旋转双轴对称透镜2，使得双轴对称透镜2的上、下两个表面球心像呈的横线或竖线清晰地显示于双向中心偏测量仪的显示器上。
所述的一种双轴对称透镜高精度装调方法，所述步骤F具体包括：
将上光管1调整到上表面X轴方向的球心像位置SX，下光管5调整到下表面X轴方向的球心像位置XX，旋转双向中心偏测量仪的二维转台4，测量双向中心偏测量仪的显示器上上表面X轴方向的球心像位置SX和下表面X轴方向的球心像位置XX球心像的画圆直径，停止转动二维转台4并调整双轴对称透镜2X轴方向上的平移量和倾斜量，使得上表面X轴方向的球心像位置SX和下表面X轴方向的球心像位置XX球心像画圆直径在精度要求范围之内；
将上光管1调整到上表面Y轴方向的球心像位置SY，下光管5调整到下表面Y轴方向的球心像位置XY，测量上表面Y轴方向的球心像位置SY和下表面Y轴方向的球心像位置XY的球心像的画圆直径，调整双轴对称透镜2Y轴方向上的平移量和倾斜量，直至双轴对称透镜2上表面Y轴方向的球心像位置SY和下表面Y轴方向的球心像位置XY的球心像画圆直径在精度要求范围之内；
重复上述步骤直至上表面X轴方向的球心像位置SX、下表面X轴方向的球心像位置XX、上表面Y轴方向的球心像位置SY、下表面Y轴方向的球心像位置XY四个位置的球心像画圆直径全部在精度要求范围之内，调整过程中，保证X轴始终位于二维转台4角度ɑ上。
与现有技术相比，本发明提供的装调方法可以提高仪器成像质量、测量精度，减少仪器体积。
附图说明
图1双向中心偏测量仪示意图；
1上光管2双轴对称透镜3镜框4二维转台5下光管；
图2双轴对称透镜的一种示例示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步地详细说明：
在某型飞机的平视显示器中，柱面镜装配采用了本发明的装调方法。设计图纸要求柱面镜母线垂直于镜架，柱面镜与镜框3同轴度≤0.02mm，垂直度小于等于10″，该双轴对称透镜2装调步骤如下：
步骤一、校准双向中心偏测量仪上、下两光管平行光状态下的十字像，转动其中一个光管，观测到双向中心偏测量仪显示器上双向中心偏测量仪的十字像与双向中心偏测量仪软件中的十字基准线平行；
步骤二、将镜框3装夹在双向中心偏测量仪的二维转台4上，镜框3的中心与二维转台4中心基本重合；将千分表的磁性表座吸附在双向中心偏测量仪，千分表的测量端与镜框3的上端面接触，然后旋转双向中心偏测量仪二维转台4，通过千分表表盘观测测量数值的变化，停止转动二维转台4后，调整定心仪上的倾斜量，直至镜框3上端面的端跳≤0.02mm；千分表的测量端与镜框3的外圆接触，然后旋转双向中心偏测量仪二维转台4，通过观测千分表表盘测量数值的变化，停止转动二维转台4后，调整定心仪上的平移量，使镜框3的径跳≤0.02mm，重复测量和调整镜框3的端跳、径跳步骤，直至镜框3端跳径跳在仅测量不用调整的情况下满足安装端跳≤0.02mm，径跳≤0.02mm为止，即：满足镜框3的中心轴线和双向中心偏测量仪二维转台4转轴重合度的要求；
步骤三、按照镜框3上标注的双轴对称透镜2X轴安装方向，将十字分化板安装到镜框3上，镜框3上标注位置位于十字分化板刻线任意一端延长线上；转动双向中心偏测量仪当十字分化板刻线与双向中心偏测量仪的十字基准线平行时，停止转动二维转台4，锁死二维转台4，记录二维转台4旋转角度ɑ；
步骤四、将双轴对称透镜2放置在镜框3中，镜框3刻线标注位置记为双轴对称透镜2的X轴，依据双轴对称透镜2与镜框3刻线标注位置的对应安装关系和双轴对称透镜2曲率，选取双向中心偏测量仪对应焦距的镜头，调节的上、下光管5的位置，移动到刻线对应曲率球心像位置，将上表面X轴方向的球心像位置记为SX，下表面X轴方向的球心像位置记为XX，二维转台4保持锁死状态，旋转双轴对称透镜2，使得双轴对称透镜2的上、下两个表面球心像呈的横线或竖线清晰地显示于双向中心偏测量仪的显示器上，调节的上、下光管5的位置，Y轴方向上曲率球心像位置，记录双轴对称透镜2Y轴方向曲率的球心像，上表面Y轴方向的球心像位置记为SY，下表面Y轴方向的球心像位置记为XY，即：保正双轴对称透镜2相对与镜框3的安装方向；
步骤五、将上光管1调整到SX，下光管5调整到XX，旋转双向中心偏测量仪的二维转台4，测量双向中心偏测量仪的显示器上SX球心像、XX球心像的中心位移量，停止转动二维转台4并调整双轴对称透镜2X轴方向上的平移量和倾斜量，使得SX球心像画圆直径≤0.02mm，XX球心像画圆直径≤0.02mm，将上光管1调整到SY，下光管5调整到XY，测量SY球心像和XY球心像的画圆直径，调整双轴对称透镜2Y轴方向上的平移量和倾斜量，直至双轴对称透镜2SY球心像和XY球心像画圆直径≤0.02mm。反复测量和调整SX、XX、SY和XY球心像位移变化，直至在不调整双轴对称透镜2的情况下测得SX球心像画圆直径≤0.02mm，XX球心像画圆直径≤0.02mm，SY球心像画圆直径≤0.02mm，XY球心像画圆直径≤0.02mm，调整过程中，保证X轴始终位于二维转台4角度ɑ上，即：满足双轴对称透镜2的光轴和双向中心偏测量仪二维转台4转轴重合度的要求；
步骤六、将准备好的连接固定用胶均匀地填充于双轴对称透镜2和镜框3之间，清除双轴对称透镜2和镜框3之间溢出的胶，静置，等胶干固化。。

Claims (5)

1.一种双轴对称透镜高精度装调方法，其特征在于，根据双轴对称透镜(2)双轴对称的结构特征，确定X轴和Y轴，双轴对称透镜(2)的上下表面分别在X轴和Y轴方向各有一个球心，通过双向中心偏测量仪上光管(1)和下两光管观测双轴对称透镜(2)球心，确定上表面X轴方向的球心像位置SX、下表面X轴方向的球心像位置XX、上表面Y轴方向的球心像位置SY、下表面Y轴方向的球心像位置XY四个位置，调整双轴对称透镜(2)在X轴和Y轴方向上的平移量和倾斜量，使所述四个位置之间的偏移量达到精度要求的范围内。
2.根据权利要求1所述的一种双轴对称透镜高精度装调方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.校准双向中心偏测量仪上光管(1)和下光管(5)在平行光状态下的十字像，使得两光管所成的像与双向中心偏测量仪的十字基准线平行；
B.将镜框(3)装夹在双向中心偏测量仪的二维转台(4)上，调整镜框(3)位置，满足镜框(3)的中心轴线和双向中心偏测量仪二维转台(4)转轴重合度的要求
C.按照镜框(3)上标注的双轴对称透镜(2)X轴安装方向，安装十字分化板；调整十字分化板，使十字分化板刻线与双向中心偏测量仪的十字基准线平行；
D.将双轴对称透镜(2)放置在镜框(3)中，调整上光管(1)和下光管(5)位置至能够成像，后旋转双轴对称透镜(2)至成像清晰；
E.调整上光管(1)、下光管(5)与双轴对称透镜(2)的相对位置，确定上表面X轴方向的球心像位置SX、下表面X轴方向的球心像位置XX、上表面Y轴方向的球心像位置SY、下表面Y轴方向的球心像位置XY四个位置；
F.调整双轴对称透镜(2)在X轴方向和Y轴方向的平移量和倾斜量，直至满足双轴对称透镜(2)的光轴和双向中心偏测量仪二维转台(4)转轴重合度的要求；
G.将准备好的连接固定用胶均匀地填充于双轴对称透镜(2)和镜框(3)之间，清除双轴对称透镜(2)和镜框(3)之间溢出的胶，静置，等胶干固化。
3.根据权利要求2所述的一种双轴对称透镜高精度装调方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：转动双向中心偏测量仪，当十字分化板刻线与双向中心偏测量仪的十字基准线平行时，停止转动二维转台(4)，锁死二维转台(4)，记录二维转台(4)旋转角度ɑ。
4.根据权利要求2所述的一种双轴对称透镜高精度装调方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：镜框(3)标注位置记为双轴对称透镜(2)的X轴，依据双轴对称透镜(2)与镜框(3)标注位置的对应安装关系和双轴对称透镜(2)曲率，选取双向中心偏测量仪对应焦距的镜头，调节的上、下光管(5)的位置，使上、下光管(5)移动到刻线对应曲率球心像位置，旋转双轴对称透镜(2)，使得双轴对称透镜(2)的上、下两个表面球心像呈的横线或竖线清晰地显示于双向中心偏测量仪的显示器上。
5.根据权利要求2所述的一种双轴对称透镜高精度装调方法，其特征在于，所述步骤F具体包括：
将上光管(1)调整到上表面X轴方向的球心像位置SX，下光管(5)调整到下表面X轴方向的球心像位置XX，旋转双向中心偏测量仪的二维转台(4)，测量双向中心偏测量仪的显示器上上表面X轴方向的球心像位置SX和下表面X轴方向的球心像位置XX球心像的画圆直径，停止转动二维转台(4)并调整双轴对称透镜(2)X轴方向上的平移量和倾斜量，使得上表面X轴方向的球心像位置SX和下表面X轴方向的球心像位置XX球心像画圆直径在精度要求范围之内；
将上光管(1)调整到上表面Y轴方向的球心像位置SY，下光管(5)调整到下表面Y轴方向的球心像位置XY，测量上表面Y轴方向的球心像位置SY和下表面Y轴方向的球心像位置XY的球心像的画圆直径，调整双轴对称透镜(2)Y轴方向上的平移量和倾斜量，直至双轴对称透镜(2)上表面Y轴方向的球心像位置SY和下表面Y轴方向的球心像位置XY的球心像画圆直径在精度要求范围之内；
重复上述步骤直至上表面X轴方向的球心像位置SX、下表面X轴方向的球心像位置XX、上表面Y轴方向的球心像位置SY、下表面Y轴方向的球心像位置XY四个位置的球心像画圆直径全部在精度要求范围之内，调整过程中，保证X轴始终位于二维转台(4)角度ɑ上。
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