CN115469418A - 激光镜头的装配方法和激光镜头 - Google Patents

Abstract

本申请公开了激光镜头的装配方法和激光镜头，其中，所述装配方法包括：S1.组装镜片和镜框，以形成初装组件；S2.对所述初装组件进行定心车削，以形成镜片组件；S3.将所述镜片组件装入镜筒。本申请可以通过定心车削提高镜片组件的加工精度，确保通过该镜片组件组装获得的激光镜头的精度达到所需要求。

Description

激光镜头的装配方法和激光镜头

技术领域

本申请涉及激光技术领域，更具体地说，涉及一种激光镜头的装配方法和激光镜头。

背景技术

激光技术在工业中的应用已经无处不在，主要包括激光加工应用和激光成像应用。

激光镜头是激光技术中的重要元件。在激光加工应用中，激光镜头通常与激光振镜搭配使用，其功能是将激光能量聚焦于被加工工件表面，聚焦点的光斑大小要均匀一致，可以应用于不同波长不同材料上，这要求激光镜头具有更高的精度。激光成像应用随着应用场景要求的不同，成像质量要求也越来越高，需要从最大倍率到最小倍率保持较高的清晰度，并且像质保持一致，这同样对激光镜头的精度提出了更高的要求。

现有技术中通常人工将加工好的镜片和镜框组装为镜片组件，然后在镜筒中依次装入不同的镜片组件来完成激光镜头的装配。因此，激光镜头的精度高度依赖装配人员的装配水准，即使是最高装配水准，镜片组件的精度也只能达到：镜片的光轴与镜框的机械轴的倾斜角度为3’，镜片的光轴与镜框的机械轴的偏移为0.02mm，镜框的两个端面的平行差为0.02mm，空气间隙为0.02mm。而对于高精度要求的激光镜头的镜片组件而言，这种精度是远远不够的。

因此，如何提高激光镜头的精度以适应不同应用的需求，成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种激光镜头的装配方法，以提高激光镜头的精度。

根据本申请，提出了一种激光镜头的装配方法，其中，所述装配方法包括：S1.组装镜片和镜框，以形成初装组件；S2.对所述初装组件进行定心车削，以形成镜片组件；S3.将所述镜片组件装入镜筒。

可选地，在步骤S1中，将所述镜片胶接于所述镜框。

可选地，在步骤S2中，对所述镜框的侧面和端面进行定心车削。

可选地，在步骤S2中，对所述镜框的端面进行定心车削，使得所述镜片的光轴与所述镜框的机械轴的倾斜角度小于产品精度要求的0.3倍-0.6倍。

可选地，在步骤S2中，对所述镜框的端面进行定心车削，使得所述镜片的光轴与所述镜框的机械轴之间的偏移小于产品精度要求的0.3倍-0.6倍；和/或，使得所述镜框的两个端面的平行差小于产品精度要求的0.3倍-0.6倍。

可选地，所述装配方法包括：在所述镜片组件装入所述镜筒后，将锁圈安装到所述镜筒，以使所述镜片组件相对于所述镜筒定位。

本申请还提供一种激光镜头，其中，所述激光镜头通过本申请的装配方法装配。

可选地，所述镜框设置有用于连接定心车削工装的螺纹，优选地，所述螺纹为内螺纹。

可选地，至少一个所述初装组件设置为使得所述镜片的至少一侧的镜面不超出该侧所述镜框的端面。

可选地，所述镜框的侧面设置有点胶孔，所述点胶孔设置为对应所述镜片的侧面的中部。

根据本申请的技术方案，可以通过定心车削提高镜片组件的加工精度，确保通过该镜片组件组装获得的激光镜头的精度达到所需要求。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选实施方式的激光镜头的中段的结构示意图；

图2为根据本申请另一优选实施方式的激光镜头的中段的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

本申请提供一种激光镜头的装配方法，其中，所述装配方法包括：

S1.组装镜片10和镜框20，以形成初装组件；

S2.对所述初装组件定心车削，以形成镜片组件100；

S3.将所述镜片组件100装入镜筒200。

本申请的装配方法，可以通过定心车削提高镜片组件100的加工精度，确保通过该镜片组件100组装获得的激光镜头的精度达到所需产品的精度要求。例如，通过定心车削，可以使镜片10的光轴与镜框20的机械轴的倾斜角度达到15"以内，镜片10的光轴与镜框20的机械轴之间的偏移可以达到0.005mm以内，镜框20的两个端面的平行差可以达到0.005mm以内，空气间隙误差可以达到±0.02mm以内。

在步骤S1中，镜片10和镜框20可以通过适当方式组装，以形成初装组件。例如，可以使用紧固件等方式连接。为简化操作，优选地，在步骤S1中，可以将所述镜片10胶接于所述镜框20。

为便于镜片10与镜框20的胶接，镜框20侧面可以设置点胶孔21，以便通过点胶孔21涂覆粘胶。优选地，为便于胶接并使镜片10稳固连接到镜框20，点胶孔21设置为对应镜片10的侧部的中部。例如，可以将点胶孔21设置在对应镜片10的侧部的中心处。通过这种设置，可以减少胶接后镜片10因胶接产生的应力变形。

此外，为便于组装初装组件，至少一个所述初装组件设置为使得所述镜片10的至少一侧的镜面不超出该侧所述镜框20的端面。由此，所述至少一个初装组件可以在镜片10的镜面不超出镜框20的端面平放于例如工作台面，而不会使镜面接触工作台面，避免镜片10损伤、污染。

为提高激光镜头的精度，主要需要改善镜片组件100的镜片10的光轴的中心偏差以及激光镜头中镜片的空气间隔误差。为此，可以通过定心车对镜片组件100的特定部位进行高精度加工，以提高镜片10的光轴的中心偏差以及镜片的空气间隔误差。具体的，在步骤S2中，可以对所述镜框20的侧面和端面进行定心车削。

其中，为便于进行定心车削，可以将初装组件设置于定心车削工装上，继而通过定心车削工装安装到定心车削设备上。为了便于设置在定心车削工装上，可以在镜框20设置相应的连接结构。优选地，该连接结构为可拆卸的形式。例如，所述镜框20可以设置有用于连接定心车削工装的螺纹，定心车削工装具有与之配合的螺纹部。为提高定心车削工装的通用性，在镜框20的设计空间足够且镜框20的两端面均需要定心车削的情况下，可以将所述螺纹设置为内螺纹，对具有内螺纹的镜框20定心车削时，可以采用具有与之配合的外螺纹部的定心车削工装。当所述内螺纹的规格相同时，可以采用相同规格的定心车削工装，从而提高了定心车削工装的通用性，降低了配置定心车削工装的成本。

其中，根据所需的加工精度，可以设定定心车削达到的实际精度。

具体的，在步骤S2中，对所述镜框的端面进行定心车削，使得所述镜片10的光轴与所述镜框20的机械轴的倾斜角度小于所需加工精度的0.3倍-0.6倍。例如，对于激光镜头中的特定镜片组件，倾斜角度所需加工精度为30"，则可以设定通过定心车削达到所需加工精度的0.5倍，即15"，从而确保最终获得的镜片组件的倾斜角度满足所需加工精度的要求。

类似的，在步骤S2中，可以对所述镜框的端面进行定心车削，使得所述镜片10的光轴与所述镜框20的机械轴之间的偏移小于所需加工精度的0.3倍-0.6倍。例如，对于激光镜头中的特定镜片组件，镜片10的光轴与镜框20的机械轴之间的偏移所需加工精度为0.02mm，则可以设定通过定心车削达到所需加工精度的0.5倍，即0.01mm，从而确保最终获得的镜片组件的镜片10的光轴与镜框20的机械轴之间的偏移满足所需加工精度的要求。

类似的，在步骤S2中，可以对所述镜框的端面进行定心车削，使得所述镜框20的两个端面的平行差小于所需加工精度的0.3倍-0.6倍。例如，对于激光镜头中的特定镜片组件，镜框20的两个端面的平行差所需加工精度为0.01mm，则可以设定通过定心车削达到所需加工精度的0.5倍，即0.005mm，从而确保最终获得的镜片组件的镜框20的两个端面的平行差满足所需加工精度的要求。

在镜片组件100装入镜筒200后，可以通过适当方式使镜片组件100相对于镜筒200定位。优选地，所述装配方法包括：在所述镜片组件100装入所述镜筒200后，将锁圈300安装到所述镜筒200，以使所述镜片组件100相对于所述镜筒200定位。

根据不同激光镜头的具体结构和功能要求，激光镜头可以包括多个不同镜片10，从而需要将不同的镜片10与对应的镜框20组装为多个初装组件。在这种情况下，所述装配方法包括组装并定心车削多个所述初装组件，在步骤S3中，将多个所述镜片组件100沿轴向依次装入所述镜筒200。例如，在图1所示的实施方式中，镜筒200中依次装入了4个镜片组件100，即第一镜片组件100a(包括第一镜片10a和第一镜框20a)、第二镜片组件100b(包括第二镜片10b和第二镜框20b)、第三镜片组件100c(包括第三镜片10c和第三镜框20c)、第四镜片组件100d(包括第四镜片10d和第四镜框20d)。每个镜片组件100分别进行定心车削，以满足对应的精度要求。例如，通过定心车削使第一镜片组件100a、第三镜片组件100c、第四镜片组件100d的倾斜角度小于30"，使第二镜片组件100b的倾斜角度小于20"，使各镜片组件100的镜片10的光轴与镜框20的机械轴之间的偏移小于0.01mm，各镜框20的两个端面的平行差小于0.005mm(由于组装精度仅与第四镜框20d的邻接第三镜片组件100c的端面相关，对于第四镜框20d，只需定心车削该端面)。

在依次装入多个镜片组件100的情况下，依次装入镜筒200的镜片组件100可以依次被定位。具体的：第一个装入的镜片组件100的轴向两侧分别通过镜筒200和第二个装入的镜片组件100定位；中间的镜片组件100的两侧分别通过相邻抵接的其他镜片组件100定位；为对最后装入的镜片组件100定位并使各镜片组件100保持在稳定的定位状态，所述装配方法包括：在所述多个镜片组件100装入所述镜筒200后，将锁圈300安装到所述镜筒200，以使所述镜片组件100相对于所述镜筒200定位。

其中，锁圈300可以采用适当方式安装到镜筒200。例如，可以通过紧固件将锁圈300固定于镜筒200。优选地，锁圈300和镜筒200可以分别设置彼此配合的螺纹结构，以便锁圈300和镜筒200的螺纹连接。为确保锁圈300和镜筒200的连接稳定，还可以通过适当方式使二者的连接锁止，例如可以在锁圈300与镜筒200螺纹连接后在螺纹处涂覆粘结剂(例如粘胶)。

根据本申请的另一方面，提供一种激光镜头，其中，所述激光镜头通过本申请的装配方法装配。可以理解的，激光镜头的至少一部分由本申请的装配方法装配。例如，激光镜头可以包括中段，所述中段通过本申请的装配方法装配。

通过定心车削，可以提高镜片组件100的加工精度，确保通过该镜片组件100组装获得的激光镜头的精度达到所需要求。空气间隔可以根据具体的加工要求来设定。具体的，所述镜片10之间的空气间隔误差可以达到±0.01mm以内。

本申请的激光镜头中，为便于镜片10与镜框20的胶接，镜框20侧面可以设置点胶孔21，以便通过点胶孔21涂覆粘胶。优选地，为便于胶接并使镜片10稳固连接到镜框20，点胶孔21设置为对应镜片10的侧部的中部。例如，可以将点胶孔21设置在对应镜片10的侧部的中心处。通过这种设置，可以减少胶接后镜片10因胶接产生的应力变形。

此外，为便于组装初装组件，至少一个所述初装组件设置为使得所述镜片10的至少一侧的镜面不超出该侧所述镜框20的端面。由此，所述至少一个初装组件可以在镜片10的镜面不超出镜框20的端面平放于例如工作台面，而不会使镜面接触工作台面，避免镜片10损伤、污染。

为便于进行定心车削，可以将初装组件设置于定心车削工装上，继而通过定心车削工装安装到定心车削设备上。为了便于连接定心车削工装，可以在镜框20设置相应的连接结构。优选地，该连接结构为可拆卸的形式。例如，所述镜框20可以设置有用于连接定心车削工装的螺纹，定心车削工装具有与之配合的螺纹部。为提高定心车削工装的通用性，在镜框20的设计空间足够且镜框20的两端面均需要定心车削的情况下，可以将所述螺纹设置为内螺纹，对具有内螺纹的镜框20定心车削时，可以采用具有与之配合的外螺纹部的定心车削工装。当所述内螺纹的规格相同时，可以采用相同规格的定心车削工装，从而提高了定心车削工装的通用性，降低了配置定心车削工装的成本。

下面参考附图说明本申请的装配方法。

实施例1

在图1所示的实施方式中，在镜筒200中需装入4个镜片组件100，即第一镜片组件100a、第二镜片组件100b、第三镜片组件100c、第四镜片组件100d，空气间隔误差需要达到±0.04mm。

首先，先通过超声波清洗镜片10、镜框20、镜筒200和锁圈300(在超声波清洗机中倒入纯净水和无水乙醇，清洗时间10分钟，液体温度为30℃-40℃)。将清洗完的零件吹干待用。

随后，组装第一镜片组件100a、第二镜片组件100b、第三镜片组件100c、第四镜片组件100d。其中，组装时，通过粘胶将对应的镜片10粘结于镜框20。

然后，对每个镜片组件100分别进行定心车削(例如采用型号为Nanoform X的超精密定心车床设备)，以满足对应的精度要求，具体加工表面S如图1中所示，具体精度要求见下表1。

表1

随后，将第一镜片组件100a、第二镜片组件100b、第三镜片组件100c、第四镜片组件100d依次从图1中右侧装入镜筒200内。

最后，在第四镜片组件100d装入后将锁圈300安装到镜筒200，随后通过粘胶固定锁圈300和镜筒200，完成激光镜头的中段组装。

通过上述方式组装的中段，空气间隔误差可以达到±0.01mm以内。

综合上述方法中镜片组件100的倾斜角度、偏移、平行差以及空气间隔误差可知，通过上述方式组装的中段的组装精度明显优于现有技术。

实施例2

在图2所示的实施方式中，在镜筒200中需装入6个镜片组件100，即镜片组件100A、镜片组件100B、镜片组件100C、镜片组件100D、镜片组件100E和镜片组件100F，空气间隔误差需要达到±0.04mm。

首先，先通过超声波清洗镜片10、镜框20、镜筒200和锁圈300(在超声波清洗机中倒入纯净水和无水乙醇，清洗时间10分钟，液体温度为30℃-40℃)。将清洗完的零件吹干待用。

随后，组装镜片10A与镜框20A形成镜片组件100A，组装镜片10B与镜框20B形成镜片组件100B，组装镜片10C与镜框20C形成镜片组件100C，组装镜片10D与镜框20D形成镜片组件100D，组装镜片10E与镜框20E形成镜片组件100E，组装镜片10F与镜框20F形成镜片组件100F。其中，组装时，通过粘胶将对应的镜片10粘结于镜框20。

然后，对每个镜片组件100分别进行定心车削(例如采用型号为Nanoform X的超精密定心车床设备)，以满足对应的精度要求，具体加工表面S如图2中所示，具体精度要求见下表2。

表2

随后，将镜片组件100A、镜片组件100B、镜片组件100C、镜片组件100D、镜片组件100E和镜片组件100F依次从图2中右侧装入镜筒200内。

最后，在镜片组件100F装入后将锁圈300安装到镜筒200，随后通过粘胶固定锁圈300和镜筒200，完成激光镜头的中段组装。

通过上述方式组装的中段，空气间隔误差可以达到±0.015mm。

综合上述方法中镜片组件100的倾斜角度、偏移、平行差以及空气间隙可知，通过上述方式组装的中段的组装精度明显优于现有技术。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种激光镜头的装配方法，其特征在于，所述装配方法包括：

S1.组装镜片(10)和镜框(20)，以形成初装组件；

S2.对所述初装组件进行定心车削，以形成镜片组件(100)；

S3.将所述镜片组件(100)装入镜筒(200)。

2.根据权利要求1所述的激光镜头的装配方法，其特征在于，在步骤S1中，将所述镜片(10)胶接于所述镜框(20)。

3.根据权利要求1所述的激光镜头的装配方法，其特征在于，在步骤S2中，对所述镜框(20)的侧面和端面进行定心车削。

4.根据权利要求3所述的激光镜头的装配方法，其特征在于，在步骤S2中，对所述镜框的端面进行定心车削，使得所述镜片(10)的光轴与所述镜框(20)的机械轴的倾斜角度小于产品精度要求的0.3倍-0.6倍，和/或，使得所述镜框(20)的两个端面的平行差小于产品精度要求的0.3倍-0.6倍。

5.根据权利要求3所述的激光镜头的装配方法，其特征在于，在步骤S2中，对所述镜框的侧面进行定心车车削，使得所述镜片(10)的光轴与所述镜框(20)的机械轴之间的偏移小于产品精度要求的0.3倍-0.6倍。

6.根据权利要求1所述的激光镜头的装配方法，其特征在于，所述装配方法包括：在所述镜片组件(100)装入所述镜筒(200)后，将锁圈(300)安装到所述镜筒(200)，以使所述镜片组件(100)相对于所述镜筒(200)定位。

7.一种激光镜头，其特征在于，所述激光镜头通过权利要求1-6中任意一项所述的装配方法装配。

8.根据权利要求7所述的激光镜头，其特征在于，所述镜框(20)设置有用于连接定心车削工装的螺纹，优选地，所述螺纹为内螺纹。

9.根据权利要求7所述的激光镜头，其特征在于，至少一个所述初装组件设置为使得所述镜片(10)的至少一侧的镜面不超出该侧所述镜框(20)的端面。

10.根据权利要求7所述的激光镜头，其特征在于，所述镜框(20)的侧面设置有点胶孔(21)，所述点胶孔(21)设置为对应所述镜片(10)的侧面的中部。

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