CN112433337B - 一种梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，解决现有机械装配精度较低，无法满足梯形棱镜光路高精度装配要求的问题。该方法包括以下步骤：1)在第一镜筒中装入第一工装十字丝，将所述第一工装十字丝中心小圆的光轴作为装配的主基准；2)利用自准直经纬仪，调整第二镜筒在支架上的安装姿态；3)将自准直经纬仪移至梯形棱镜的出射光路上，调整自准直经纬仪的姿态；4)将第一前端镜组装入第一镜筒内，第二前端镜组装入第二镜筒内；5)调整梯形棱镜在底板上的平移量以及第三镜筒与梯形棱镜之间的垫片，直至第三镜筒上第三工装十字丝的自准像和中心十字丝像均与自准直经纬仪的目镜中心对准；6)将后端光学镜组装入第三镜筒内。

Description

一种梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法

技术领域

本发明属于精密光学机械装配领域，涉及一种梯形棱镜装配技术，具体涉及一种梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法。

背景技术

梯形棱镜折转光路是一种典型的光学结构形式，其目的是为了多次折转光路，减小光机系统的外形尺寸。相比于非折转式光学系统，梯形棱镜折转光路对光机装配要求更高。

如图1所示，一种典型梯形棱镜光学系统，入射光线01首先经过前端光学系统02，经梯形棱镜03发生两次反射，再经后端光学系统04出射，前端光学系统02包括沿光路依次同轴设置的第一前端光学组件021和第二前端光学组件022。为了保证该梯形棱镜光学系统的成像质量，前端光学系统的光轴经过梯形棱镜反射后，必须和后端光学系统的光轴保证很高的同轴度(前端光学系统和后端光学系统的光轴同轴度达到0.05mm以内)，否则光学系统将会产生严重的像差，导致成像模糊不清，无法使用。由于传统的机械装配精度较低，无法满足该类光学系统的装配要求。因此，迫切需要设计一种新的装配方式，保证光学系统的同轴度达到0.05mm以内，以满足梯形棱镜光路高精度的光机装配要求。

发明内容

为了解决现有机械装配精度较低，无法满足梯形棱镜光路高精度装配要求的技术问题，本发明提供了一种梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特殊之处在于：

所述梯形棱镜光学系统包括底板、支架、第一前端光学组件、第二前端光学组件、梯形棱镜和后端光学组件；第一前端光学组件包括第一镜筒和与第一镜筒配合的第一前端镜组；第二前端光学组件包括第二镜筒和与第二镜筒配合的第二前端镜组；后端光学组件包括第三镜筒和与第三镜筒配合的后端光学镜组；第一镜筒和第二镜筒均设置在所述支架上，支架设置在所述底板上；

所述精密光机装配方法包括以下步骤：

1)基准引出

1.1)根据第一镜筒的安装内孔，配做第一工装十字丝，两者配合圆周间隙为0.01mm～0.015mm；

所述第一工装十字丝包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

1.2)将第一工装十字丝装入第一镜筒中；

1.3)基于光学自准直成像原理，利用自准直经纬仪将第一工装十字丝中心小圆的光轴引出，将所述第一工装十字丝中心小圆的光轴作为装配的主基准；

2)装调第二镜筒

2.1)根据第二镜筒的安装内孔，配做第二工装十字丝，两者配合圆周间隙为0.01mm～0.015mm；

所述第二工装十字丝包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

2.2)将第二工装十字丝装入第二镜筒中；

2.3)利用所述自准直经纬仪观察第二工装十字丝的中心十字丝像和自准像，调整第二镜筒在支架上的安装姿态，直至第二工装十字丝的中心十字丝像和自准像均与自准直经纬仪的目镜中心重合；

3)基准转换

3.1)保留第二工装十字丝，在底板上初步装配梯形棱镜；

3.2)将所述自准直经纬仪移至梯形棱镜的出射光路上，调整自准直经纬仪的姿态，使自准直经纬仪的目镜中心与第二工装十字丝的自准像和中心十字丝像重合，保持自准直经纬仪不动；

4)安装第一前端镜组和第二前端镜组

拆除梯形棱镜、第一镜筒内的第一工装十字丝、第二镜筒内的第二工装十字丝，并将第一前端镜组装入第一镜筒内，第二前端镜组装入第二镜筒内；

5)装调梯形棱镜和第三镜筒

5.1)将梯形棱镜安装在底板上，第三镜筒安装在梯形棱镜上，并在梯形棱镜和第三镜筒之间安装调整垫片；

5.2)根据第三镜筒的安装内孔，配做第三工装十字丝，两者配合圆周间隙为0.01mm～0.015mm；

所述第三工装十字丝包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

5.3)将第三工装十字丝装入第三镜筒中；

5.4)调整梯形棱镜在底板上的平移量以及第三镜筒与梯形棱镜之间的垫片，直至第三工装十字丝的自准像和中心十字丝像均与自准直经纬仪的目镜中心对准；

6)安装后端光学镜组

拆除第三镜筒内的第三工装十字丝，将后端光学镜组装入第三镜筒内。

进一步地，步骤1.3)具体为利用自准直经纬仪发出的光照射第一工装十字丝，调整自准直经纬仪的角度，保证其目镜中心与第一工装十字丝在自准直经纬仪上所成的自准像重合，以及调整自准直经纬仪的平移，保证其目镜中心与第一工装十字丝中心的十字刻线对准。

进一步地，步骤1.1)中，第一工装十字丝与第一镜筒配合圆周间隙为0.015mm；

步骤2.1)中，第二工装十字丝与第二镜筒配合圆周间隙为0.015mm；

步骤5.2)中，第三工装十字丝与第二镜筒配合圆周间隙为0.015mm。

进一步地，所述第一镜筒和第一前端镜组之间、第二镜筒和第二前端镜组之间、第三镜筒和后端光学镜组之间的配合间隙均≤0.015mm。

进一步地，所述第一镜筒通过长镜筒安装在支架上。

同时，本发明还提供了另一种梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特殊之处在于：

所述梯形棱镜光学系统包括底板、支架、第一前端光学组件、第二前端光学组件、梯形棱镜和后端光学组件；第一前端光学组件包括第一镜筒和安装在第一镜筒内的第一前端镜组；第二前端光学组件包括第二镜筒和安装在第二镜筒内的第二前端镜组；后端光学组件包括第三镜筒和安装在第三镜筒内的后端光学镜组；第一镜筒和第二镜筒均设置在所述支架上，支架设置在所述底板上；

所述精密光机装配方法包括以下步骤：

1)基准引出

1.1)根据第一镜筒的安装内孔，配做第一工装十字丝，两者配合圆周间隙为0.01mm～0.015mm；

所述第一工装十字丝包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

1.2)拆除第一前端镜组，将第一工装十字丝装入第一镜筒中；

1.3)基于光学自准直成像原理，利用自准直经纬仪将第一工装十字丝中心小圆的光轴引出，将所述第一工装十字丝中心小圆的光轴作为装配的主基准；

2)装调第二镜筒

2.1)根据第二镜筒的安装内孔，配做第二工装十字丝，两者配合圆周间隙为0.01mm～0.015mm；

所述第二工装十字丝包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

2.2)拆除第二前端镜组，将第二工装十字丝装入第二镜筒中；

2.3)利用所述自准直经纬仪观察第二工装十字丝的中心十字丝像和自准像，调整第二镜筒在支架上的安装姿态，直至第二工装十字丝的中心十字丝像和自准像均与自准直经纬仪的目镜中心重合；

3)基准转换

3.1)保留第二工装十字丝，在底板上初步装配梯形棱镜；

3.2)将所述自准直经纬仪移至梯形棱镜的出射光路上，调整自准直经纬仪的姿态，使自准直经纬仪的目镜中心与第二工装十字丝的自准像和中心十字丝像重合，保持自准直经纬仪不动；

4)安装第一前端镜组和第二前端镜组

拆除梯形棱镜、第一镜筒内的第一工装十字丝、第二镜筒内的第二工装十字丝，并将第一前端镜组装入第一镜筒内，第二前端镜组装入第二镜筒内；

5)装调梯形棱镜和第三镜筒

5.1)将梯形棱镜安装在底板上，第三镜筒安装在梯形棱镜上，并在梯形棱镜和第三镜筒之间安装调整垫片；

5.2)根据第三镜筒的安装内孔，配做第三工装十字丝，两者配合圆周间隙为0.01mm～0.015mm；

所述第三工装十字丝包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

5.3)拆除后端光学镜组，将第三工装十字丝装入第三镜筒中；

5.4)调整梯形棱镜在底板上的平移量以及第三镜筒与梯形棱镜之间的垫片，直至第三工装十字丝的自准像和中心十字丝像均与自准直经纬仪的目镜中心对准；

6)安装后端光学镜组

拆除第三镜筒内的第三工装十字丝，将后端光学镜组装入第三镜筒内。

进一步地，步骤1.3)具体为利用自准直经纬仪发出的光照射第一工装十字丝，调整自准直经纬仪的角度，保证其目镜中心与第一工装十字丝在自准直经纬仪上所成的自准像重合，以及调整自准直经纬仪的平移，保证其目镜中心与第一工装十字丝中心的十字刻线对准。

进一步地，步骤1.1)中，第一工装十字丝与第一镜筒配合圆周间隙为0.015mm；

步骤2.1)中，第二工装十字丝与第二镜筒配合圆周间隙为0.015mm；

步骤5.2)中，第三工装十字丝与第二镜筒配合圆周间隙为0.015mm。

进一步地，所述第一镜筒和第一前端镜组之间、第二镜筒和第二前端镜组之间、第三镜筒和后端光学镜组之间的配合间隙均≤0.015mm。

进一步地，所述第一镜筒通过长镜筒安装在支架上。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明装配方法制作工装十字丝，并将工装十字丝装入镜筒中，利用自准直成像原理，将自准直经纬仪目镜中心与工装十字丝的自准像、中心像对准，实现工装十字丝光轴基准过度到自准直经纬仪上，并实现基准得到可视化，实现了高精度的基准转换。由于镜筒和工装十字丝的配合间隙小于等于0.015mm，工装十字丝的定位即为镜筒的定位；在完成镜筒定位装配后，再拆除工装十字丝，依次装入各个光学镜组，通过高精度的配合完成最后的光学装配工作，即保证了光学镜组的装配精度要求。

2、本发明装配方法将各个装配元件的光轴基准转换到自准直经纬仪上，实现了基准的可视化，并基于此进行折转光路的精密装配，自准直经纬仪为高精度仪器，具有高精度自准成像功能和精密角度调整功能，可实现高精度装配。

3、本发明装配方法以第一镜筒上安装的第一工装十字丝光轴为基准，通过自准直经纬仪光轴可视化方法，精密调整第二镜筒、梯形棱镜、第三镜筒的位置，保证前后端光轴的同轴度要求。

4、本发明装配方法中工装十字丝与镜筒配合圆周间隙为0.015mm，在考虑自准直经纬仪的角度误差和镜组配合公差的前提下，经计算得到的装配误差完全满足0.05mm装配要求。

5、本发明装配方法中工装十字丝与镜筒配合圆周间隙、镜组与镜筒配合圆周间隙均为0.015mm，反复拆卸后依然具有较高的复位精度。

附图说明

图1是现有典型梯形棱镜光学系统结构示意图；

图1中，附图标记如下：

01-入射光线，02-前端光学系统，021-第一前端光学组件，022-第二前端光学组件，03-梯形棱镜，04-后端光学系统；

图2是本发明梯形棱镜光学系统结构示意图；

图3是本发明梯形棱镜光学系统剖视图；

图4是本发明梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法中步骤1)基准引出示意图；

图5是本发明梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法中第一工装十字丝结构示意图；

图6是本发明梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法中步骤2)装调第二镜筒示意图；

图7是本发明梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法中步骤3)基准转换示意图；

图8是本发明梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法中步骤5)装调梯形棱镜和第三镜筒示意图；

图2至图8中，附图标记如下：

01-入射光线，02-前端光学系统，021-第一前端光学组件，022-第二前端光学组件，03-梯形棱镜，04-后端光学系统；

1-底板，2-支架，3-第一前端光学组件，31-第一镜筒，32-第一前端镜组，4-第二前端光学组件，41-第二镜筒，42-第二前端镜组，5-梯形棱镜，6-后端光学组件，61-第三镜筒，62-后端光学镜组，7-长镜筒，81-第一工装十字丝，811-中心小圆，812-外环大圆，82-第二工装十字丝，83-第三工装十字丝，9-自准直经纬仪。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

实施例一

如图2和图3所示，一种梯形棱镜光学系统，包括底板1、支架2、长镜筒7、第一前端光学组件3、第二前端光学组件4、梯形棱镜5和后端光学组件6；第一前端光学组件3包括第一镜筒31和第一前端镜组32，第二前端光学组件4包括第二镜筒41和第二前端镜组42，后端光学组件6包括第三镜筒61和后端光学镜组62，通过螺钉将长镜筒7安装在支架2上，第一镜筒31装配在长镜筒7内部；第二镜筒41安装在支架2上；底板1为所有结构提供底部安装基准。本实施例中第一前端镜组32和第一镜筒31之间、第二前端镜组42和第二镜筒41之间、后端光学镜组62和第三镜筒61之间的配合间隙均保证在0.015mm，反复拆卸后复位精度高。

基于以上结构，在第一前端镜组32安装在第一镜筒31内、第二前端镜组42安装在第二镜筒41内、后端光学镜组62安装第三镜筒61内时，梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法包括以下步骤：

1)基准引出

1.1)根据第一镜筒31的安装内孔，配做第一工装十字丝81，如图5所示，该第一工装十字丝81包括中心小圆811和外环大圆812，中心小圆811为玻璃材质且玻璃中心小圆811设有十字刻线并透光，外环大圆812为反射面；通过光学定心加工技术找到玻璃的光轴并精密车削得到该第一工装十字丝81。第一工装十字丝81机械回转轴代表了玻璃的光轴，偏差控制在5um；

1.2)如图4所示，拆除第一前端镜组32，将第一工装十字丝81装入第一镜筒31中，两者配合圆周间隙应为0.01mm～0.015mm，本实施例中两者配合圆周间隙为0.015mm；否则，返回步骤1.1)中重新加工第一工装十字丝81；

1.3)第一工装十字丝81内部的中心小圆811光轴为整个精密装配的主基准，借助光学自准直成像原理，引入自准直经纬仪9进行基准的引出。自准直经纬仪9发出的光经由第一工装十字丝81反射，被自准直经纬仪9再次接受，形成光学自准像。可在自准直经纬仪9目镜中观察到该自准像。同时，在自准直经纬仪9中还可以看到第一工装十字丝81的中心刻线。通过对自准像、中心刻线的监控，可以实现基准的可视化。

本步骤使用自准直经纬仪9引出基准，具体操作为：调整自准直经纬仪9的角度保证目镜中心与第一工装十字丝81的自准像重合，调整自准直经纬仪9沿光轴方向的平移保证目镜中心与第一工装十字丝81中心十字刻线对准。此次，完成基准的引出，自准直经纬仪9不动。自准直经纬仪9光轴代表第一工装十字丝81的光轴，亦为整个精密装配过程主基准。

2)装调第二镜筒41

2.1)根据第二镜筒41的安装内孔，配做第二工装十字丝82，该第二工装十字丝82与第一工装十字丝结构相同，也包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；第二工装十字丝的加工方式与第一工装十字丝相同，内部装有光玻璃光轴，并通过光学定心加工技术车削得到，第二工装十字丝82机械回转轴代表了玻璃的光轴，偏差控制在5um；

2.2)拆除第二前端镜组42，将第二工装十字丝82装入第二镜筒41中，两者配合圆周间隙应为0.01mm～0.015mm，本实施例中两者配合圆周间隙为0.015mm；否则，返回步骤2.1)中重新加工第二装十字丝；

2.3)如图6所示，在步骤1)中的自准直经纬仪9中观察第二工装十字丝82的中心十字丝像和自准像，此时精密调整第二镜筒41在支架2上的安装姿态，通过调整角度、平移，保证第二工装十字丝82中心十字丝像和自准像均与自准直经纬仪9的目镜中心重合。至此，第二前端光学组件4的第二镜筒41姿态完成精密调整；由于第二前端镜组42和第二镜筒41的配合间隙为0.015mm，因此当第二镜筒41姿态确定，第二前端镜组42通过紧配合装入即可；

3)基准转换

3.1)保留第二工装十字丝82，在底板1上初步装配梯形棱镜5；

3.2)如图7所示，将自准直经纬仪9移至梯形棱镜5的出射光路上，即图7中左下侧。自准直经纬仪9中观察第二工装十字丝82的自准像和中心十字丝像，调整自准直经纬仪9的姿态，保证自准直经纬仪9的目镜中心与第二工装十字丝82的自准像和中心十字丝像对准，至此，将第二工装十字丝82的光轴基准过度到自准直经纬仪9上，实现了基准的转换；保持自准直经纬仪9不动，作为后续步骤5)的装调基准；

4)安装第一前端镜组32和第二前端镜组42

拆除梯形棱镜5、第一前端镜组32内的第一工装十字丝81、第二镜筒41内的第二工装十字丝82，依次将第一前端镜组32装入第一镜筒31内，第二前端镜组42装入第二镜筒41内；由于第一前端镜组32和第一镜筒31之间、第二前端镜组42和第二镜筒41之间配合间隙为0.015mm，因此复位精度高，反复拆装偏差小；

5)装调梯形棱镜5和第三镜筒61

5.1)如图8所示，将梯形棱镜5安装在第二前端镜组42上并支撑在底板1上，第三镜筒61安装在梯形棱镜5上，并在梯形棱镜5和第三镜筒61之间安装调整垫片；

5.2)根据第三镜筒61的安装内孔，配做第三工装十字丝83，该第三工装十字丝83与第一工装十字丝81结构相同，也包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面，第三工装十字丝83的加工方式与第一工装十字丝81相同，内部装有光玻璃光轴，并通过光学定心加工技术车削得到，第三工装十字丝83机械回转轴代表了玻璃的光轴，偏差控制在5um；

5.3)拆除后端光学镜组62，将第三工装十字丝83装入第三镜筒61中，两者配合圆周间隙应为0.01mm～0.015mm，本实施例中两者配合圆周间隙为0.015mm；否则，返回步骤5.2)中重新加工第三装十字丝，该第三工装十字丝83表示了后端光学镜组62的光轴；

5.4)步骤3)中自准直经纬仪9不动，自准直经纬仪9中观察第三工装十字丝83与其的对准关系，调整梯形棱镜5的平移保证第三工装十字丝83中心十字丝像与自准直经纬仪9的目镜中心对准，以及调整第三镜筒61与梯形棱镜5之间的垫片，保证第三工装十字丝83自准像与自准直经纬仪9的目镜中心对准。当第三工装十字丝83的自准像和中心十字丝像与自准直经纬仪9对准后，即完成了梯形棱镜5前端光轴、后端光轴的对准。

6)安装后端光学镜组62

拆除第三镜筒61内的第三工装十字丝83，将后端光学镜组62装入第三镜筒61内，得到图3所示的梯形棱镜光学系统；由于后端光学镜组62和第三镜筒61的配合间隙保证在0.015mm，因此复位精度高，安装精度优于0.015mm。

完成以上操作后，实现了梯形棱镜5前端光学组件(第一前端光学组件3、第二前端光学组件4)和后端光学组件6的光轴统一，保证了光学系统的同轴度。

由于自准直经纬仪9的角度误差为3″，有效距离1500mm，自准直经纬仪9产生的误差为1500mm*tan3″＝0.022mm。镜组复位误差为0.015mm，综合误差Δ计算如下：

因此采用本实施例装配方法装配后的光学系统前端(第一前端光学组件3和第二前端光学组件4)、后端(后端光学组件6)的光轴同轴度调整误差为0.0266mm，满足0.05mm的装配要求。本实施例精密光机装配方法利用高精度定心加工技术和光学自准直成像原理，可以保证系统的同轴度达到0.05mm以内，满足梯形棱镜5光路高精度的光机装配要求。

本实施例装配方法采用光学定心加工技术制作工装十字丝，并使用该工装代替光学镜组，利用自准直成像原理，完成了镜筒的高精度定位装配。该工装十字丝内部有光学玻璃，玻璃中心刻线并透光，其余环带区域为反射面。通过光学定心加工技术，控制玻璃自准像、中心十字丝像的晃动量，精密车削工装的外圆和端面，巧妙地将光学玻璃的光轴过度到机械基准上。车削完成后，工装十字丝机械外圆和端面外代表了玻璃的光轴。

本实施例采用自准直成像原理，将各个元件的光轴基准转换到自准直经纬仪上，实现了基准的可视化，并基于此进行折转光路的精密装配。用到的仪器为高精度自准直经纬仪，其具有高精度自准成像功能和精密角度调整功能。本实施例方法首先将工装十字丝装入镜筒，然后将经纬仪目镜中心与工装的自准像、中心像对准，将光轴基准过度到自准直经纬仪上并实现基准得到可视化，实现了高精度的基准转换。

本实施例方法以前端光轴为基准，通过自准直经纬仪光轴可视化方法，精密调整梯形棱镜组件、后端光学组件，保证前后端光轴的同轴度要求。考虑自准直经纬仪的角度误差和镜组配合公差，经过计算得到该方法的装配误差为0.0266mm，完全满足装配要求0.05mm。

本实施例基于高精度配合的互换性技术。所有光学镜组、工装十字丝经过光学定心加工后，与镜筒的配合间隙为0.015mm，反复拆卸后依然具有较高的复位精度。基于以上原因，先将各个光学镜组拆除，装入工装十字丝进行可视化的精密装配工作，完成镜筒定位装配后，再拆除工装十字丝，依次装入各个光学镜组，通过高精度的配合完成最后的光学装配工作。

实施例二

与实施例一不同之处在于：在梯形棱镜光学系统装配之前第一前端镜组32未安装在第一镜筒31上、第二前端镜组42未安装在第二镜筒41上、后端光学镜组62未安装第三镜筒61，则梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法：

步骤1.2)中，在第一工装十字丝81装入第一镜筒31前，不需要拆除第一前端镜组32；

步骤2.2)中，在第二工装十字丝82装入第二镜筒41前，不需要拆除第二前端镜组42；

步骤5.3)中，在第三工装十字丝83装入第三镜筒61前，不需要拆除后端光学镜组62。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。

Claims (10)

1.一种梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：

所述梯形棱镜光学系统包括底板（1）、支架（2）、第一前端光学组件（3）、第二前端光学组件（4）、梯形棱镜（5）和后端光学组件（6）；第一前端光学组件（3）包括第一镜筒（31）和与第一镜筒（31）配合的第一前端镜组（32）；第二前端光学组件（4）包括第二镜筒（41）和与第二镜筒（41）配合的第二前端镜组（42）；后端光学组件（6）包括第三镜筒（61）和与第三镜筒（61）配合的后端光学镜组（62）；第一镜筒（31）和第二镜筒（41）均设置在所述支架（2）上，支架（2）设置在所述底板（1）上；

所述精密光机装配方法包括以下步骤：

1）基准引出

1.1）根据第一镜筒（31）的安装内孔，配做第一工装十字丝（81），两者配合圆周间隙为0.01mm~0.015mm；

所述第一工装十字丝（81）包括中心小圆（811）和外环大圆（812），中心小圆（811）为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆（812）为反射面；

1.2）将第一工装十字丝（81）装入第一镜筒（31）中；

1.3）基于光学自准直成像原理，利用自准直经纬仪（9）将第一工装十字丝（81）中心小圆（811）的光轴引出，将所述第一工装十字丝（81）中心小圆（811）的光轴作为装配的主基准；

2）装调第二镜筒（41）

2.1）根据第二镜筒（41）的安装内孔，配做第二工装十字丝（82），两者配合圆周间隙为0.01mm~0.015mm；

所述第二工装十字丝（82）包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

2.2）将第二工装十字丝（82）装入第二镜筒（41）中；

2.3）利用所述自准直经纬仪（9）观察第二工装十字丝（82）的中心十字丝像和自准像，调整第二镜筒（41）在支架（2）上的安装姿态，直至第二工装十字丝（82）的中心十字丝像和自准像均与自准直经纬仪（9）的目镜中心重合，其中，自准像为自准直经纬仪（9）发出的光照射第一工装十字丝（81），经第一工装十字丝（81）反射在自准直经纬仪（9）上所成的像；

3）基准转换

3.1）保留第二工装十字丝（82），在底板（1）上初步装配梯形棱镜（5）；

3.2）将所述自准直经纬仪（9）移至梯形棱镜（5）的出射光路上，调整自准直经纬仪（9）的姿态，使自准直经纬仪（9）的目镜中心与第二工装十字丝（82）的自准像和中心十字丝像重合，保持自准直经纬仪（9）不动；

4）安装第一前端镜组（32）和第二前端镜组（42）

拆除梯形棱镜（5）、第一镜筒（31）内的第一工装十字丝（81）、第二镜筒（41）内的第二工装十字丝（82），并将第一前端镜组（32）装入第一镜筒（31）内，第二前端镜组（42）装入第二镜筒（41）内；

5）装调梯形棱镜（5）和第三镜筒（61）

5.1）将梯形棱镜（5）安装在底板（1）上，第三镜筒（61）安装在梯形棱镜（5）上，并在梯形棱镜（5）和第三镜筒（61）之间安装调整垫片；

5.2）根据第三镜筒（61）的安装内孔，配做第三工装十字丝（83），两者配合圆周间隙为0.01mm~0.015mm；

所述第三工装十字丝（83）包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

5.3）将第三工装十字丝（83）装入第三镜筒（61）中；

5.4）调整梯形棱镜（5）在底板（1）上的平移量以及第三镜筒（61）与梯形棱镜（5）之间的垫片，直至第三工装十字丝（83）的自准像和中心十字丝像均与自准直经纬仪（9）的目镜中心对准；

6）安装后端光学镜组（62）

拆除第三镜筒（61）内的第三工装十字丝（83），将后端光学镜组（62）装入第三镜筒（61）内。

2.根据权利要求1所述梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：步骤1.3）具体为利用自准直经纬仪（9）发出的光照射第一工装十字丝（81），调整自准直经纬仪（9）的角度，保证自准直经纬仪（9）目镜中心与第一工装十字丝（81）在自准直经纬仪（9）上所成的自准像重合，以及调整自准直经纬仪（9）的平移，保证自准直经纬仪（9）目镜中心与第一工装十字丝（81）中心的十字刻线对准。

3.根据权利要求1或2所述梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：步骤1.1）中，第一工装十字丝（81）与第一镜筒（31）配合圆周间隙为0.015mm；

步骤2.1）中，第二工装十字丝（82）与第二镜筒（41）配合圆周间隙为0.015mm；

步骤5.2）中，第三工装十字丝（83）与第二镜筒（41）配合圆周间隙为0.015mm。

4.根据权利要求3所述梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：所述第一镜筒（31）和第一前端镜组（32）之间、第二镜筒（41）和第二前端镜组（42）之间、第三镜筒（61）和后端光学镜组（62）之间的配合间隙均≤0.015mm。

5.根据权利要求1所述梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：所述第一镜筒（31）通过长镜筒（7）安装在支架（2）上。

6.一种梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：

所述梯形棱镜光学系统包括底板（1）、支架（2）、第一前端光学组件（3）、第二前端光学组件（4）、梯形棱镜（5）和后端光学组件（6）；第一前端光学组件（3）包括第一镜筒（31）和安装在第一镜筒（31）内的第一前端镜组（32）；第二前端光学组件（4）包括第二镜筒（41）和安装在第二镜筒（41）内的第二前端镜组（42）；后端光学组件（6）包括第三镜筒（61）和安装在第三镜筒（61）内的后端光学镜组（62）；第一镜筒（31）和第二镜筒（41）均设置在所述支架（2）上，支架（2）设置在所述底板（1）上；

所述精密光机装配方法包括以下步骤：

1）基准引出

1.1）根据第一镜筒（31）的安装内孔，配做第一工装十字丝（81），两者配合圆周间隙为0.01mm~0.015mm；

所述第一工装十字丝（81）包括中心小圆（811）和外环大圆（812），中心小圆（811）为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆（812）为反射面；

1.2）拆除第一前端镜组（32），将第一工装十字丝（81）装入第一镜筒（31）中；

1.3）基于光学自准直成像原理，利用自准直经纬仪（9）将第一工装十字丝（81）中心小圆（811）的光轴引出，将所述第一工装十字丝（81）中心小圆（811）的光轴作为装配的主基准；

2）装调第二镜筒（41）

2.1）根据第二镜筒（41）的安装内孔，配做第二工装十字丝（82），两者配合圆周间隙为0.01mm~0.015mm；

所述第二工装十字丝（82）包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

2.2）拆除第二前端镜组（42），将第二工装十字丝（82）装入第二镜筒（41）中；

2.3）利用所述自准直经纬仪（9）观察第二工装十字丝（82）的中心十字丝像和自准像，调整第二镜筒（41）在支架（2）上的安装姿态，直至第二工装十字丝（82）的中心十字丝像和自准像均与自准直经纬仪（9）的目镜中心重合，其中，自准像为自准直经纬仪（9）发出的光照射第一工装十字丝（81），经第一工装十字丝（81）反射在自准直经纬仪（9）上所成的像；

3）基准转换

3.1）保留第二工装十字丝（82），在底板（1）上初步装配梯形棱镜（5）；

3.2）将所述自准直经纬仪（9）移至梯形棱镜（5）的出射光路上，调整自准直经纬仪（9）的姿态，使自准直经纬仪（9）的目镜中心与第二工装十字丝（82）的自准像和中心十字丝像重合，保持自准直经纬仪（9）不动；

4）安装第一前端镜组（32）和第二前端镜组（42）

拆除梯形棱镜（5）、第一镜筒（31）内的第一工装十字丝（81）、第二镜筒（41）内的第二工装十字丝（82），并将第一前端镜组（32）装入第一镜筒（31）内，第二前端镜组（42）装入第二镜筒（41）内；

5）装调梯形棱镜（5）和第三镜筒（61）

5.1）将梯形棱镜（5）安装在底板（1）上，第三镜筒（61）安装在梯形棱镜（5）上，并在梯形棱镜（5）和第三镜筒（61）之间安装调整垫片；

5.2）根据第三镜筒（61）的安装内孔，配做第三工装十字丝（83），两者配合圆周间隙为0.01mm~0.015mm；

所述第三工装十字丝（83）包括中心小圆和外环大圆，中心小圆为玻璃材质且中部设有十字刻线并透光，外环大圆为反射面；

5.3）拆除后端光学镜组（62），将第三工装十字丝（83）装入第三镜筒（61）中；

5.4）调整梯形棱镜（5）在底板（1）上的平移量以及第三镜筒（61）与梯形棱镜（5）之间的垫片，直至第三工装十字丝（83）的自准像和中心十字丝像均与自准直经纬仪（9）的目镜中心对准；

6）安装后端光学镜组（62）

拆除第三镜筒（61）内的第三工装十字丝（83），将后端光学镜组（62）装入第三镜筒（61）内。

7.根据权利要求6所述梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：步骤1.3）具体为利用自准直经纬仪（9）发出的光照射第一工装十字丝（81），调整自准直经纬仪（9）的角度，保证自准直经纬仪（9）目镜中心与第一工装十字丝（81）在自准直经纬仪（9）上所成的自准像重合，以及调整自准直经纬仪（9）的平移，保证自准直经纬仪（9）目镜中心与第一工装十字丝（81）中心的十字刻线对准。

8.根据权利要求6或7所述梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：步骤1.1）中，第一工装十字丝（81）与第一镜筒（31）配合圆周间隙为0.015mm；

步骤2.1）中，第二工装十字丝（82）与第二镜筒（41）配合圆周间隙为0.015mm；

步骤5.2）中，第三工装十字丝（83）与第二镜筒（41）配合圆周间隙为0.015mm。

9.根据权利要求8所述梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：所述第一镜筒（31）和第一前端镜组（32）之间、第二镜筒（41）和第二前端镜组（42）之间、第三镜筒（61）和后端光学镜组（62）之间的配合间隙均≤0.015mm。

10.根据权利要求6所述梯形棱镜光学系统的精密光机装配方法，其特征在于：所述第一镜筒（31）通过长镜筒（7）安装在支架（2）上。

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