CN207113772U - 一种大口径透镜边厚差测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种大口径透镜边厚差测量装置，包括载物定位模块、平台支撑模块、线性定位模块和测量头模块，平台支撑模块置于载物定位模块内，线性定位模块置于载物定位模块两侧，测量头模块置于线性定位模块上，调整平台支撑模块，移动线性定位模块和测量头模块，以匹配不同直径的透镜边沿进行测点，载物定位模块用于安全平稳地取放透镜，避免测量中对透镜镜面的接触污染和测量摩擦造成镜面刮伤；线性定位模块对不同直径的透镜进行固定和机械定位；平台支撑模块保证平台承放透镜及转动的稳定，有效避免测量对镜面的接触污染和测量摩擦造成刮伤而引起的报废，提供精确的返修修正量与修磨方位角，籍此送给“数控铣磨机”修正加工。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大口径透镜边厚差测量装置。
背景技术
目前，对于小于直径10mm的透镜，采用透射式与反射式光学系统加自动转角机构可以方便测量出；对于直径10mm以上，120mm以下的透镜用激光透过法的测量仪器，通过光路测量图像的十字光标与绝对中心的偏离值推算透镜面倾角；测量直径300mm的大口径透镜面因为自身重量大，在转动过程中透镜下方的接触面与仪器的载物环形口摩擦容易造成镀膜膜层刮伤或镜体损伤。另外，直径120mm以上的透镜装上“载物台”或取下的过程中都容易污染镜面且易磕伤外沿，也容易出现抓取不当而污染镜面；镜片越大，磕碰、污染、刮伤的弊病越显著。采用激光测量大口径透镜的结构其光路系统决定支撑架庞大，不适合放置在生产现场的测量室；对于制造厂家而言，未抛光前的半成品其表面为毛玻璃粗面状态，无法用透过或反光光学方法进行测量，成品完成后，检测发现异常再返修必然会增加制造成本。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种适合测量透镜直径为170～300mm的大口径透镜的边厚差的测量装置，有效避免测量中对镜面的接触污染和测量摩擦造成的镜面刮伤而引起的报废。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种大口径透镜边厚差测量装置，其特征在于，包括：
载物定位模块，所述的载物定位模块包括底板、固定在底板上的外壳和置于外壳上方的环形玻璃圆台；
平台支撑模块，所述的平台支撑模块包括升降装置和镜片托台，升降装置带动镜片托台上下运动，所述的升降装置置于载物定位模块的外壳内，镜片托台伸出载物定位模块的外壳并且置于环形玻璃台内；
线性定位模块，所述的线性定位模块包括线性定位模块支架、移动定位结构和移动测量头调节结构，所述的定位模块支架固定在载物定位模块的底板上并且置于载物定位模块的两侧，移动定位结构和移动测量头调节结构分别置于一线性定位模块支架上并且沿着线性定位模块支架往返运动；
测量头模块，所述的测量头模块包括千分表测量头和表头定位移动支架，千分表测量头置于表头定位移动支架上，所述的表头定位移动支架与线性定位模块的移动测量头调节结构连接，所述的线性定位模块的移动定位结构与测量头模块的表头定位移动支架形成对透镜边的四点定位。
进一步的，所述的平台支撑模块的升降装置由下至上依次包括驱动手轮、蜗杆涡轮、齿轮齿条副、向心球轴承、推力轴承和直线轴承，所述的齿条穿过向心球轴承、推力轴承和直线轴承，转动驱动手轮，蜗杆涡轮运动带动齿轮齿条副运动，从而带动镜片托台上下运动。
进一步的，所述的移动定位结构包括支撑部和定位部，所述的定位部包括呈U型的弹性伸缩杆和带轴承弹性压脚，带轴承弹性压脚固定在弹性伸缩杆的前端，所述的线性定位模块支架上设有线性导轨和滑块，所述的移动定位结构的支撑部和移动测量头调节结构均固定在滑块上。
进一步的，所述的表头定位移动支架包括两个内置有轴承的测量头组件，所述的测量头组件分布在千分表测量头的两边。
进一步的，还包括一转角等分定位装置，所述的转角等分定位装置一端与线性定位模块相连，一端贴近玻璃圆台的侧面。
进一步的，所述的大口径透镜的直径为D，其中170≤D≤300mm。
进一步的，所述的大口径透镜包括平凸透镜、平凹透镜和非球面镜。
一种大口径透镜边厚差测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：转动驱动手轮旋高镜片托台，将透镜放在镜片托台上，转动驱动手轮让镜片托台下降接近玻璃圆台，移动移动定位结构和测量头模块顶住透镜外沿，继续转动驱动手轮至透镜与玻璃圆台完全接触；
步骤2：将测量头模块中千分表测量头调整到透镜待测量位置后，打点测量第一点，并控制千分表有0.1mm的压入量，并且在透镜外圆柱面做起始位标志，作为方位角0度位；
步骤3：抬离千分表测量头，转动45°后放下千分表测量头测量第2点；
步骤4：重复步骤3，依次测量第3点、第4点、第5点、第6点、第7点和第8点；
步骤5：记录8个点位的数据，将八点数据传递给“利沃维奇·切比雪夫拟合逼近多项式算法”得到关于高度y与转角x的五次幂的多项式拟合函数y=a5·x5+a4·x4+a3·x3+a2·x2+ a1·x+a0，对该公式求导数得到一元四次方程，由费拉里算法解一元四次方程得到的两个实数根即为所求的最大最小值及相应转角位置。
进一步的，所述的步骤1中包括以下步骤：
步骤a：转动驱动手轮，带动蜗杆涡轮运动进而带动齿轮齿条结构旋高镜片托台，在镜片托台上铺厚度0.02mm的电容纸；
步骤b：将透镜放在镜片托台上，转动驱动手轮让镜片托台下降至透镜底面接近玻璃圆台的上表面处；
步骤c：移动线性定位模块，使得移动定位结构中带轴承弹性压脚顶住透镜外沿，测量头模块的测量头组件顶住透镜外沿；
步骤d：转动驱动手轮，让镜片托台下降至透镜下表面与玻璃圆台完全接触。
进一步的，所述的步骤2中的待测量位置在透镜的靠外沿处的环区。
本实用新型的有益效果：
（1）通过载物定位模块和线性定位模块，有效避免测量对镜面的接触污染和测量摩擦造成刮伤而引起的报废；
（2）适合生产过程半成品和成品边厚差的测量，通过软件计算，提供精确的返修修正量与修磨方位角，籍此送给“数控铣磨机”修正加工；
（3）该装置体积小，造价低，适合光学制造厂在线检测使用。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的剖面图；
图3是本实用新型载物定位模块结构示意图；
图4是本实用新型平台支撑模块结构示意图；
图5是本实用新型线性定位模块结构示意图；
图6是本实用新型测量头模块结构示意图；
图7是本实用新型表头定位移动支架结构示意图；
图8是本实用新型测量实例中测量区域示意图；
图9是本实用新型测量实例中八点测量示意图；
图10是本实用新型测量实例中八点曲线拟合图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
如图1所示一种大口径透镜边厚差测量装置，所述的大口径透镜包括平凸透镜、平凹透镜和非球面镜，大口径透镜的直径为D，其中170≤D≤300mm，所述测量装置包括载物定位模块、平台支撑模块、线性定位模块和测量头模块，平台支撑模块置于载物定位模块内，线性定位模块置于载物定位模块两侧，测量头模块置于线性定位模块上，调整平台支撑模块，移动线性定位模块和测量头模块，以匹配不同直径的透镜边沿进行测点，载物定位模块用于安全平稳地取放透镜，避免测量中对透镜镜面的接触污染和测量摩擦造成镜面刮伤；线性定位模块对不同直径的透镜进行固定和机械定位；平台支撑模块保证平台承放透镜及转动的稳定。还包括一转角等分定位装置50，所述的转角等分定位装置50一端与线性定位模块相连，一端贴近玻璃圆台13的侧面。
如图1、2、3所示载物定位模块，所述的载物定位模块包括底板11、固定在底板11上的外壳12和置于外壳12上方的环形玻璃圆台13，环形玻璃圆台13最优的平面度为0.002。
如图1、2、4所示平台支撑模块，包括包括升降装置和镜片托台21，升降装置带动镜片托台21上下运动，所述的升降装置置于载物定位模块的外壳12内，镜片托台21伸出载物定位模块的外壳12并且置于环形玻璃台13内，升降装置由下至上依次包括驱动手轮22、蜗杆涡轮23、齿轮齿条副24、向心球轴承25、推力轴承26和直线轴承27，所述的齿条24穿过向心球轴承25、推力轴承26和直线轴承27，转动驱动手轮22，蜗杆涡轮23运动带动齿轮齿条副24运动，从而带动镜片托台21上下运动。
如图1、2、5所示线性定位模块，所述的线性定位模块包括线性定位模块支架31、移动定位结构32和移动测量头调节结构33，所述的定位模块支架31固定在载物定位模块的底板11上并且置于载物定位模块的两侧，移动定位结构32和移动测量头调节结构33分别置于一线性定位模块支架31上并且沿着线性定位模块支架31往返运动。所述的移动定位结构32包括支撑部321和定位部，所述的定位部包括呈U型的弹性伸缩杆322和带轴承弹性压脚323，带轴承弹性压脚323固定在弹性伸缩杆322的前端，所述的线性定位模块支架31上设有线性导轨311和滑块312，所述的移动定位结构32的支撑部321和移动测量头调节结构33均固定在滑块312上。
如图1、2、6、7所示测量头模块，所述的测量头模块包括千分表测量头41和表头定位移动支架42，千分表测量头41置于表头定位移动支架42上，所述的表头定位移动支架42与线性定位模块的移动测量头调节结构33连接，所述的表头定位移动支架42包括两个内置有轴承的测量头组件421，所述的测量头组件421分布在千分表测量头41的两边，所述的线性定位模块的移动定位结构32与测量头模块的表头定位移动支架42形成对透镜边的四点定位。
一种大口径透镜边厚差测量方法，包括以下步骤：
步骤1：转动驱动手轮旋高镜片托台，将透镜放在镜片托台上，转动驱动手轮让镜片托台下降接近玻璃圆台，移动移动定位结构和测量头模块顶住透镜外沿，继续转动驱动手轮至透镜与玻璃圆台完全接触；
步骤2：将测量头模块中千分表测量头调整到透镜待测量位置后，打点测量第一点，并控制千分表有0.1mm的压入量，并且在透镜外圆柱面做起始位标志，作为方位角0度位；
步骤3：抬离千分表测量头，转动45°后放下千分表测量头测量第2点；
步骤4：重复步骤3，依次测量第3点、第4点、第5点、第6点、第7点和第8点；
步骤5：记录8个点位的数据，将八点数据传递给“利沃维奇·切比雪夫拟合逼近多项式算法”得到关于高度y与转角x的五次幂的多项式拟合函数y=a5·x5+a4·x4+a3·x3+a2·x2+ a1·x+a0，对该公式求导数得到一元四次方程，由费拉里算法解一元四次方程得到的两个实数根即为所求的最大最小值及相应转角位置。
上述步骤中，所述的步骤1中包括以下步骤：
步骤a：转动驱动手轮，带动蜗杆涡轮运动进而带动齿轮齿条结构旋高镜片托台，在镜片托台上铺厚度0.02mm的电容纸；
步骤b：将透镜放在镜片托台上，转动驱动手轮让镜片托台下降至透镜底面接近玻璃圆台的上表面处；
步骤c：移动线性定位模块，使得移动定位结构中带轴承弹性压脚顶住透镜外沿，测量头模块的测量头组件顶住透镜外沿；
步骤d：转动驱动手轮，让镜片托台下降至透镜下表面与玻璃圆台完全接触。
图8、9、10所示具体的算法的实例，本实例中，镜片脱台行程为30mm，玻璃圆台的直径在140mm，千分表量程为12.5mm，精度为1.8um，透镜的待测量位置在透镜的靠外沿处的环区，本实例测量直径为300mm的透镜，有效镀膜孔径为286mm，依次测量8个点的数据为P0（0，0.1000）、P1(45,0.1367)、P2(90,0.1582)、P3（135，0.1519）、P4（180，0.1214）、P5（225，0.0847）、P6（270，0.0632）、P7（315，0.0695），根据上述步骤进行计算得出最大最小值及相应转角位置。算法改变了传统靠手工反复测量以找出最高点最低点的做法，减少了对玻璃表面的测量损伤，并实现自动测量自动计算。由所得数据再计算出修磨位置方向及修磨量，送“数控铣磨机”加工获得合格品。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种大口径透镜边厚差测量装置，其特征在于，包括：
载物定位模块，所述的载物定位模块包括底板、固定在底板上的外壳和置于外壳上方的环形玻璃圆台；
平台支撑模块，所述的平台支撑模块包括升降装置和镜片托台，升降装置带动镜片托台上下运动，所述的升降装置置于载物定位模块的外壳内，镜片托台伸出载物定位模块的外壳并且置于环形玻璃台内；
线性定位模块，所述的线性定位模块包括线性定位模块支架、移动定位结构和移动测量头调节结构，所述的定位模块支架固定在载物定位模块的底板上并且置于载物定位模块的两侧，移动定位结构和移动测量头调节结构分别置于一线性定位模块支架上并且沿着线性定位模块支架往返运动；
测量头模块，所述的测量头模块包括千分表测量头和表头定位移动支架，千分表测量头置于表头定位移动支架上，所述的表头定位移动支架与线性定位模块的移动测量头调节结构连接，所述的线性定位模块的移动定位结构与测量头模块的表头定位移动支架形成对透镜边的四点定位。
2.根据权利要求1所述的一种大口径透镜边厚差测量装置，其特征在于，所述的平台支撑模块的升降装置由下至上依次包括驱动手轮、蜗杆涡轮、齿轮齿条副、向心球轴承、推力轴承和直线轴承，所述的齿条穿过向心球轴承、推力轴承和直线轴承，转动驱动手轮，蜗杆涡轮运动带动齿轮齿条副运动，从而带动镜片托台上下运动。
3.根据权利要求1所述的一种大口径透镜边厚差测量装置，其特征在于，所述的移动定位结构包括支撑部和定位部，所述的定位部包括呈U型的弹性伸缩杆和带轴承弹性压脚，带轴承弹性压脚固定在弹性伸缩杆的前端，所述的线性定位模块支架上设有线性导轨和滑块，所述的移动定位结构的支撑部和移动测量头调节结构均固定在滑块上。
4.根据权利要求1所述的一种大口径透镜边厚差测量装置，其特征在于，所述的表头定位移动支架包括两个内置有轴承的测量头组件，所述的测量头组件分布在千分表测量头的两边。
5.根据权利要求1所述的一种大口径透镜边厚差测量装置，其特征在于，还包括一转角等分定位装置，所述的转角等分定位装置一端与线性定位模块相连，一端贴近玻璃圆台的侧面。
6.根据权利要求1所述的一种大口径透镜边厚差测量装置，其特征在于，所述的大口径透镜的直径为D，其中170≤D≤300mm。
7.根据权利要求1所述的一种大口径透镜边厚差测量装置，其特征在于，所述的大口径透镜包括平凸透镜、平凹透镜和非球面镜。
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| CN201720913708.5U CN207113772U (zh) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | 一种大口径透镜边厚差测量装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN109307464A (zh) * | 2017-07-26 | 2019-02-05 | 福州高意光学有限公司 | 一种大口径透镜边厚差测量装置及测量方法 |
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| CN109307464A (zh) * | 2017-07-26 | 2019-02-05 | 福州高意光学有限公司 | 一种大口径透镜边厚差测量装置及测量方法 |
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