CN111123462B - 胶合透镜批量生产的偏心控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学零件加工技术领域，具体涉及一种胶合透镜批量生产的偏心控制方法。本方法包括以下步骤：根据胶合透镜的设计焦距和设计外径公差计算得到偏心影响值；判断所述偏心影响值是否小等于偏心影响阈值；若所述偏心影响值小等于偏心影响阈值，则按照正常加工流程生产当前批次；若所述偏心影响值大于偏心影响阈值，则进一步判断胶合透镜的设计外径公差是否大于外径公差阈值；若所述设计外径公差大于外径公差阈值，则对当前批次进行参数调整并加工；若所述设计外径公差小等于外径公差阈值，则对当前批次进行分档加工。本方法可以在批量生产胶合透镜过程中有效控制成品的偏心指标，提高成品率以及生产效率。

Description

胶合透镜批量生产的偏心控制方法

技术领域

本申请涉及光学零件加工技术领域，具体涉及一种胶合透镜批量生产的偏心控制方法。

背景技术

在光学零件加工领域，胶合透镜是指将两种或两种以上折射率不同的材料制成的透镜彼此胶合在一起形成的透镜，以克服单个透镜的成像缺陷以及可调变量较少的状况，采用两个透镜组合后可调变量增加，进而能提高物镜的成像质量。同时，胶合透镜还可以达到消除球差、色差，减少光能损失的目的，目前胶合透镜已经在天文望远镜和照相机中广泛使用。

由于胶合透镜是由基准片和校正片胶合而成，因此目前的胶合透镜的加工工艺流程通常为：1、加工生产焦距、外径公差以及偏心都符合设计参数的基准片和校正片；2、将基准片首样固定在偏心夹具上，调整设备参数；3、使用偏心夹具将基准片与校正片一一进行粘接，并调整校正片的位置使得偏心值符合设计要求。

虽然用于胶合的单片都符合设计加工指标，但在批量胶合透镜加工生产过程中，经常存在以下问题：1、部分透镜偏心稳定性差，偏心时大时小，导致胶合操作无规律可循；2、胶合透镜校正点位不一致，胶合镜片无法调整至合格的偏心值，需要重新调整偏心夹具参数再进行胶合，批量加工中频繁无规律调整导致生产效率极低。出现上述情况的原因主要是由同一批次中单片透镜的焦距、外径公差的个体差异引起，首样基准片的外径公差会造成镜片旋转之后几何轴在同一台偏心夹具检测中不一致，因此在使用首样设定参数后的偏心夹具进行批量胶合校正过程中，各透镜间的偏心校正点差异各不相同，导致旋转校正后偏心不良。

因此，如何提高胶合透镜的偏心指标的合格率以及提高胶合透镜的生产效率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的之一在于克服以上缺点，提供一种胶合透镜批量生产的偏心控制方法，使得在批量生产胶合透镜过程中有效控制成品的偏心指标，提高成品率以及生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种胶合透镜批量生产的偏心控制方法，包括以下步骤：

步骤1、根据胶合透镜的设计焦距和设计外径公差计算得到偏心影响值，计算公式为：

其中C为偏心影响值，f为胶合透镜的设计焦距，ΔD为胶合透镜的设计外径公差；

步骤2、判断所述偏心影响值是否小等于偏心影响阈值；

步骤3、若所述偏心影响值小于或等于所述偏心影响阈值，则按照正常加工流程生产当前批次；

步骤4、若所述偏心影响值大于所述偏心影响阈值，则进一步判断胶合透镜的设计外径公差是否大于外径公差阈值；

步骤5、若所述胶合透镜的设计外径公差大于所述外径公差阈值，则对当前批次进行参数调整并加工；

步骤6、若所述胶合透镜的设计外径公差小于或等于外径公差阈值，则对当前批次进行分档加工。

本申请的技术方案，根据胶合透镜的设计焦距和设计外径公差计算得到偏心影响值，再根据偏心影响值、设计外径公差与预先设置的阈值进行判断，根据不同的指标判断结果采用不同的工艺流程进行批量生产，与现有的采用统一工艺流程处理方式相比，可以提高加工成品的偏心指标的合格率，减少调整偏心夹具的次数，提高生产效率。

进一步地，所述“按照正常加工流程生产当前批次”，包括以下步骤：

步骤31、根据基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片的设计外径公差进行校正片加工；

步骤32、根据所述基准片的首样调整偏心夹具；

步骤33、使用所述偏心夹具将所述基准片和所述校正片一一胶合得到胶合透镜。

进一步地，所述“对当前批次进行参数调整并加工”，包括以下步骤：

步骤51、对基准片的设计外径公差进行调整；

步骤52、根据调整后的基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片的设计外径公差进行校正片加工；

步骤53、根据所述基准片的首样调整偏心夹具；

步骤54、使用所述偏心夹具将所述基准片和所述校正片一一胶合得到胶合透镜。

针对设计外径公差参数较宽松的胶合透镜产品，通过对基准片的设计外径公差参数进行调整，从而提高胶合后透镜的偏心指标的合格率，减少调整偏心夹具的次数，提高生产效率。

进一步地，所述“对当前批次进行分档加工”，包括以下步骤：

步骤61、根据基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片的设计外径公差进行校正片加工；

步骤62、根据所述基准片的实际外径公差值对所述基准片进行分档；

步骤63、按照分档顺序将各档的所述基准片和所述校正片进行胶合得到胶合透镜，具体为：根据每档的基准片首样调整偏心夹具，再使用所述偏心夹具将该档的所述基准片和所述校正片一一胶合得到胶合透镜。

针对设计外径公差参数较严格的胶合透镜产品，通过根据外径公差值对基准片进行分档，再按顺序进行分档胶合的方式，提高胶合后透镜的偏心指标的合格率，减少调整偏心夹具的次数，提高生产效率。

进一步地，所述“对基准片的设计外径公差进行调整”，具体为：将基准片的设计外径公差调整为0.01毫米。

进一步地，所述“根据所述基准片的实际外径公差值对所述基准片进行分档”，具体为：对所述基准片按照0.005毫米的外径公差间隔进行分档。

进一步地，所述偏心影阈值为1分。

进一步地，所述外径公差阈值为0.01毫米。

区别于现有技术，本发明技术方案根据胶合透镜的设计焦距和设计外径公差计算得到偏心影响值，再根据偏心影响值、设计外径公差与预先设置的阈值进行判断，根据不同的指标判断结果采用不同的工艺流程进行批量生产：针对设计焦距和设计外径公差对偏心影响较小的胶合透镜产品，可以按照现有工艺流程进行生产；针对设计外径公差参数较宽松的胶合透镜产品，先对基准片的设计外径公差参数进行调整，再按照现有工艺流程进行生产；针对设计外径公差参数较严格的胶合透镜产品，先通过根据实际外径公差值对基准片进行分档，再按顺序进行分档胶合。与现有的采用统一工艺流程处理方式相比，本方法更有针对性地对不同参数指标的产品采用不同的加工生产方式，通过调整外径公差参数或分档的方式，降低了胶合过程中单片外径公差的差异导致的偏心影响，可以提高加工成品的偏心指标的合格率，减少调整偏心夹具的次数，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明胶合透镜批量生产的偏心控制方法的步骤流程图。

图2是本发明正常加工流程的步骤流程图。

图3是本发明对当前批次进行参数调整并加工的步骤流程图。

图4是本发明对当前批次进行分档加工的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在胶合透镜的加工工艺中，焦距、外径公差以及偏心均为关键的参数指标，其中，焦距是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离；外径公差是指允许的最大极限尺寸减最小极限尺寸之差的绝对值的大小，或允许的上偏差减下偏差之差大小；偏心是指透镜外圈几何轴与光轴在曲率中心处的偏离量。

如图1，是本发明胶合透镜批量生产的偏心控制方法的步骤流程图，包括以下步骤：

步骤1、根据胶合透镜的设计焦距和设计外径公差计算得到偏心影响值，计算公式为：

其中C为偏心影响角度值(单位为分，60分等于1度)，f为胶合透镜的设计焦距值(单位为毫米)，ΔD为胶合透镜设计允许的外径公差值(单位为毫米)，ATAN为反正切函数，返回的结果以弧度为单位。根据上述公式，通过胶合透镜焦距f值和外径差异ΔD，可以方便地求出对胶合透镜偏心的影响角度(以分为单位)，该偏心影响仅为批量生产过程中存在的浮动值，可用来评估该款产品的加工工艺流程是否需要进行外径调整、分档等操作。如下表所示，给出了根据上述公式计算得到的外径公差为0.01毫米的时候，不同透镜焦距对偏心影响的角度值，可以看出在外径公差固定的情况下，透镜焦距越短，对偏心的影响角度越大。

步骤2、判断所述偏心影响值是否小等于偏心影响阈值；根据上表可以知道，当透镜焦距越大的时候，对偏心角度的影响越小，因此在实际的生产加工中，可根据经验设置一个可以接受的偏心影响角度值，对小等于这个值的偏心影响可以忽略不计，其他的则需要进行特殊工艺处理。优选地，该偏心影响阈值可以设置为1分。

步骤3、若所述偏心影响值小于或等于偏心影响阈值，则说明当前批次胶合透镜的设计焦距和设计外径公差对的偏心影响可以忽略不计，则按照正常加工流程生产当前批次；如图2所示，是本发明正常加工流程的步骤流程图，包括以下步骤：

步骤31、根据基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片的设计外径公差进行校正片加工；由于胶合透镜是由基准片和校正片胶合加工而成的，而基准片和校正片分别有各自的设计焦距，设计外径公差以及设计偏心指标，因此按照设计参数生产加工合格的基准片和校正片即可。

步骤32、根据所述基准片的首样调整偏心夹具；取任意一个本批次的基准片，固定至偏心夹具上，通过旋转基准片的方式调整偏心夹具载物台的相对位置，作为本批次产品胶合操作的固定位置。

步骤33、使用调整好的偏心夹具将本批次的基准片和校正片一一进行粘接，同时调整校正片的位置使得每个胶合透镜的偏心值符合设计要求。

步骤4、若所述偏心影响值大于所述偏心影响阈值，则进一步判断胶合透镜的设计外径公差是否大于外径公差阈值；由于外径公差是对偏心角度产生影响的主要因素之一，因此本申请的方法根据设计的外径公差值再选择不同的生产工艺流程进行加工。优选地，所述外径公差阈值为0.01毫米。

步骤5、若胶合透镜的设计外径公差大于所述外径公差阈值，说明产品设计的外径公差比较宽松，单片之间的差异较大，导致后续胶合过程中成品的偏心无规律且不容易控制，则需要对当前批次进行参数调整后加工；例如，当前批次胶合透镜的设计外径公差为0.02毫米，则单片加工时候，外径公差为0.005毫米或者0.019毫米的单片都属于合格产品，当胶合时候单片个体之间的外径公差差距太大，会引起偏心不良。

如图3，是本发明对当前批次进行参数调整并加工的步骤流程图，包括以下步骤：

步骤51、对基准片的设计外径公差进行调整，就是将设计外径公差较大的产品调整成设计外径公差较小产品。这里需要说明的是，为了保证胶合透镜的外径公差满足设计值，基准片的设计外径公差不能大于胶合透镜的设计外径公差，通常是采用相同的设计外径公差。例如，胶合透镜的设计外径公差为0.04毫米，基准片的设计外径公差也保持一致为0.04毫米，这时则可以将基准片的设计外径公差由0.04毫米调整为0.02毫米。优选地，按设备可控制范围，可采用0.01毫米的外径公差值进行调整，即，将基准片的设计外径公差参数调整为0.01毫米。

步骤52、根据调整后的基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片原先的设计外径公差进行校正片加工；如步骤31所描述，此处不再赘述。

步骤53、根据所述基准片的首样调整偏心夹具。如步骤32所描述，此处不再赘述。

步骤54、使用所述偏心夹具将所述基准片和所述校正片一一胶合得到胶合透镜。如步骤33所描述，此处不再赘述。

通过调整后，基准片和校正片的精度提高，胶合流程可直接操作，胶合校正效率提高很多。

步骤6、若胶合透镜的设计外径公差小于或等于外径公差阈值，则说明当前的设计外径公差已经较严格，则对当前批次进行分档加工。如图4，是本发明对当前批次进行分档加工的步骤流程图，包括以下步骤：

步骤61、根据基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片的设计外径公差进行校正片加工；参考步骤31描述，此处不再赘述。

步骤62、根据所述基准片的实际外径公差值对所述基准片进行分档；由于设计外径公差已经较严格，如果继续在单片加工过程中进行工艺流程改进，成本较高且效果不明显，因此本申请方案在胶合过程中进行工艺改进，将设计外径公差分为几个档次，并根据当前批次基准片的实际外径公差把基准片归类到这几档中。根据设备的可控范围以及经验值，优选地对所述基准片按照0.005毫米的外径公差间隔进行分档，即将外径公差大于0毫米且小等于0.005毫米的基准片归为一档，将外径公差大于0.005毫米且小等于0.01毫米的基准片归为一档...以此类推。

步骤63、按照分档顺序将各档的所述基准片和所述校正片进行胶合得到胶合透镜，具体为：根据每档的基准片首样调整偏心夹具，再使用所述偏心夹具将该档的所述基准片和所述校正片一一胶合得到胶合透镜。通过将当前批次的基准片细分成多个档次之后，每个档次中的单片外径公差差异进一步减小，对偏心的产生的影响更小。基准片与校正片胶合的时候只需按档进行胶合，每个档次先取一个基准片固定到偏心夹具，调整偏心夹具载物台的相对位置后，再将该档的基准片与任一校正片进行胶合，完成当前档次的透镜胶合，再重复上述步骤直至所有档次都胶合完成。

下面，以具体的实施例来说明本申请的胶合透镜批量生产的偏心控制方法。

实施例1：胶合透镜的设计焦距为40毫米，设计外径公差为0.01毫米，则采用本申请的胶合透镜批量生产的偏心控制方法具体步骤包括：

步骤1、根据胶合透镜的设计焦距(40毫米)和设计外径公差(0.01毫米)计算得到偏心影响值等于0.86分，计算公式为：

其中C为偏心影响值，f为胶合透镜的设计焦距值，ΔD为胶合透镜的设计外径公差值；

步骤2、判断所述偏心影响值0.86分是否小等于偏心影响阈值1分；

步骤3、所述偏心影响值0.86分小于偏心影响阈值0.1分，则说明偏心影响可以忽略不计，则按照正常加工流程生产当前批次，具体为：

步骤31、根据基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片的设计外径公差进行校正片加工；步骤32、取任意一个本批次的基准片，固定至偏心夹具上，通过旋转基准片的方式调整偏心夹具的载物台的相对位置；步骤33、使用调整好的偏心夹具将本批次的基准片和校正片一一进行粘接，同时调整校正片的位置使得每个胶合透镜的偏心值符合设计要求。

实施例2：胶合透镜的设计焦距为40毫米，设计外径公差为0.02毫米，则采用本申请的胶合透镜批量生产的偏心控制方法具体步骤包括：

步骤1、根据胶合透镜的设计焦距(40毫米)和设计外径公差(0.02毫米)计算得到偏心影响值1.72分，计算公式为：

其中C为偏心影响值，f为胶合透镜的设计焦距值，ΔD为胶合透镜的设计外径公差值；

步骤2、判断所述偏心影响值1.72分是否小等于偏心影响阈值1分；

步骤4、当前偏心影响值1.72分大于偏心影响阈值1分，则进一步判断胶合透镜的设计外径公差(0.02毫米)是否大于外径公差阈值(0.01毫米)；

步骤5、当前设计外径公差(0.02毫米)大于外径公差阈值(0.01毫米)，则对当前批次进行参数调整后加工，具体为：

步骤51、对基准片的设计外径公差参数进行调整，就是将基准片的设计外径公差从0.02毫米调整成0.01毫米。

步骤52、根据0.01毫米的外径公差参数进行基准片加工，根据0.02毫米的外径公差参数进行校正片加工；

步骤53、将基准片首样固定在偏心夹具上，调整偏心夹具载物台的相对位置；

步骤54、再使用偏心夹具将本批次的基准片与校正片一一进行粘接，同时调整校正片的位置使得每个胶合透镜的偏心值符合设计要求。

实施例3：胶合透镜的设计焦距为30毫米，设计外径公差为0.01毫米，则采用本申请的胶合透镜批量生产的偏心控制方法具体步骤包括：

步骤1、根据胶合透镜的设计焦距(30毫米)和设计外径公差(0.01毫米)计算得到偏心影响值1.15分，计算公式为：

其中C为偏心影响值，f为胶合透镜的设计焦距值，ΔD为胶合透镜的设计外径公差值；

步骤2、判断所述偏心影响值1.15分是否小等于偏心影响阈值1分；

步骤4、当前偏心影响值1.15分大于偏心影响阈值1分，则进一步判断胶合透镜的设计外径公差(0.01毫米)是否大于外径公差阈值(0.01毫米)；

步骤6、当前设计外径公差(0.01毫米)等于外径公差阈值(0.01毫米)，则对当前批次进行分档加工,具体为：

步骤61、根据设计外径公差参数(0.01毫米)进行基准片加工，根据设计外径公差参数(0.01毫米)进行校正片加工。

步骤62、根据外径公差值对所述基准片进行分档；对基准片按照0.005毫米的外径公差间隔分为两档，即，将外径公差大于0毫米且小等于0.005毫米的基准片归为第一档，将外径公差大于0.005毫米且小等于0.01毫米的基准片归为第二档。

步骤63、透镜胶合时候按照分档顺序，先从第一档中选取基准片的首样调整偏心夹具载物台的相对位置，再使用偏心夹具将该档的基准片与任一校正片进行胶合，调整校正片的位置使得每个胶合透镜的偏心值符合设计要求；然后再从第二档中选取基准片的首样重新调整偏心夹具载物台的相对位置，再使用偏心夹具将该档的基准片与任一校正片进行胶合，调整校正片的位置使得每个胶合透镜的偏心值符合设计要求。

与现有的采用统一工艺流程处理方式相比，本申请方法有针对性地对不同参数指标的产品采用不同的工艺流程，通过调整参数或分档的方式，降低了胶合过程中单片外径公差的差异导致的偏心影响，可以提高加工成品的偏心指标的合格率，减少调整偏心夹具的次数，提高生产效率。

上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种胶合透镜批量生产的偏心控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据胶合透镜的设计焦距和设计外径公差计算得到偏心影响值，计算公式为：

其中C为偏心影响值，f为胶合透镜的设计焦距，ΔD为胶合透镜的设计外径公差；

步骤2、判断所述偏心影响值是否小于或等于偏心影响阈值；

步骤3、若所述偏心影响值小于或等于所述偏心影响阈值，则按照正常加工流程生产当前批次；

步骤4、若所述偏心影响值大于所述偏心影响阈值，则进一步判断胶合透镜的设计外径公差是否大于外径公差阈值；

步骤5、若所述胶合透镜的设计外径公差大于所述外径公差阈值，则对当前批次进行参数调整并加工；

步骤6、若所述胶合透镜的设计外径公差小于或等于外径公差阈值，则对当前批次进行分档加工。

2.如权利要求1所述的胶合透镜批量生产的偏心控制方法，其特征在于，所述按照正常加工流程生产当前批次，包括以下步骤：

步骤31、根据基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片的设计外径公差进行校正片加工；

步骤32、根据所述基准片的首样调整偏心夹具；

步骤33、使用所述偏心夹具将所述基准片和所述校正片一一胶合得到胶合透镜。

3.如权利要求1所述的胶合透镜批量生产的偏心控制方法，其特征在于，所述对当前批次进行参数调整并加工，包括以下步骤：

步骤51、对基准片的设计外径公差进行调整；

步骤52、根据调整后的基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片的设计外径公差进行校正片加工；

步骤53、根据所述基准片的首样调整偏心夹具；

步骤54、使用所述偏心夹具将所述基准片和所述校正片一一胶合得到胶合透镜。

4.如权利要求1所述的胶合透镜批量生产的偏心控制方法，其特征在于，所述对当前批次进行分档加工，包括以下步骤：

步骤61、根据基准片的设计外径公差进行基准片加工，根据校正片的设计外径公差进行校正片加工；

步骤62、根据所述基准片的实际外径公差值对所述基准片进行分档；

步骤63、按照分档顺序将各档的所述基准片和所述校正片进行胶合得到胶合透镜，步骤为：根据每档的基准片首样调整偏心夹具，再使用所述偏心夹具将该档的所述基准片和所述校正片一一胶合得到胶合透镜。

5.如权利要求3所述的胶合透镜批量生产的偏心控制方法，其特征在于，所述对基准片的设计外径公差进行调整，步骤为：将基准片的设计外径公差调整为0.01毫米。

6.如权利要求4所述的胶合透镜批量生产的偏心控制方法，其特征在于，所述根据所述基准片的实际外径公差值对所述基准片进行分档，步骤为：对所述基准片按照0.005毫米的外径公差间隔进行分档。

7.如权利要求1-6任一项所述的胶合透镜批量生产的偏心控制方法，其特征在于，所述偏心影响 阈值为1分。

8.如权利要求1-6任一项所述的胶合透镜批量生产的偏心控制方法，其特征在于，所述外径公差阈值为0.01毫米。

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