RU2216446C2 - Method of master model manufacture for manufacture of multielement spherical fresnel lens - Google Patents

Method of master model manufacture for manufacture of multielement spherical fresnel lens Download PDF

Info

Publication number
RU2216446C2
RU2216446C2 RU2001120317A RU2001120317A RU2216446C2 RU 2216446 C2 RU2216446 C2 RU 2216446C2 RU 2001120317 A RU2001120317 A RU 2001120317A RU 2001120317 A RU2001120317 A RU 2001120317A RU 2216446 C2 RU2216446 C2 RU 2216446C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
master model
spherical
fresnel lens
master
manufacture
Prior art date
Application number
RU2001120317A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001120317A (en
Inventor
Т.М. Рахматуллина
В.И. Перчуков
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "РИЭЛТА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "РИЭЛТА" filed Critical Закрытое акционерное общество "РИЭЛТА"
Priority to RU2001120317A priority Critical patent/RU2216446C2/en
Publication of RU2001120317A publication Critical patent/RU2001120317A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2216446C2 publication Critical patent/RU2216446C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of optical elements; applicable in full-scale manufacture of multielement spherical Fresnel lenses in form of built-up construction. SUBSTANCE: master models of single-element spherical Fresnel lenses with contour of shape-forming surface in form of reverse shape of corresponding single-element Fresnel lens serve as assembly units of multi- element lens. Method consists in cutting-out of each assembly unit of master model from separate similar hemispherical semifinished product with contour of shape-forming surface preliminarily applied to it and with radius equaling radius of full shape-forming surface of master model. Method is distinguished by the fact that operation of cutting-out of each assembly unit of master model is executed by using the coordinate of top of hemispherical semifinished product as reference point of coordinate origin with obtaining of volume part of preset geometry whose configuration is restricted by spherical shape-forming surface with preset contour and flat mutually perpendicular surfaces which are combined to assemble single-element master models into single solid hemisphere with high accuracy of assembly. EFFECT: higher efficiency of method due to provision of manufacture of built-up master models suitable for manufacture of all existing types of multielement spherical Fresnel lenses. 2 cl, 18 dwg

Description

Данное изобретение относится к области изготовления оптических элементов и касается способов и устройств для изготовления линз Френеля различного назначения в условиях серийного промышленного производства. This invention relates to the field of manufacture of optical elements and relates to methods and devices for the manufacture of Fresnel lenses for various purposes in serial production.

Линза Френеля - это изготовленная из оптически прозрачного материала (полиэтилен низкого давления, поликарбонаты, акрилаты и др. ) плоская структура с концентрическими канавками, обладающая требуемыми оптическими свойствами и дающая такой же эффект, как и оптическая линза со сферической поверхностью. A Fresnel lens is a flat structure with concentric grooves made of optically transparent material (low-pressure polyethylene, polycarbonates, acrylates, etc.), which has the required optical properties and gives the same effect as an optical lens with a spherical surface.

Одним из наиболее широко распространенных в настоящее время применений является использование многоэлементных линз Френеля в пассивных ИК-детекторах движения, предназначенных для систем охранной сигнализации. В таких детекторах оптический узел содержит многоэлементную линзу Френеля и пироэлектрический приемник, расположенный в фокальной плоскости линзы Френеля, и обеспечивает формирование зон обнаружения различной конфигурации. В соответствии с особенностями конфигурации зоны обнаружения подразделяются на:
- объемные зоны обнаружения;
- линейные зоны обнаружения;
- поверхностные зоны обнаружения;
- панорамные (круговые) зоны обнаружения.
One of the most widely used applications at present is the use of multi-element Fresnel lenses in passive infrared motion detectors designed for burglar alarm systems. In such detectors, the optical unit contains a multi-element Fresnel lens and a pyroelectric detector located in the focal plane of the Fresnel lens, and provides the formation of detection zones of various configurations. In accordance with the configuration features, the detection zones are divided into:
- volumetric detection zones;
- linear detection zones;
- surface detection zones;
- panoramic (circular) detection zones.

Наиболее распространенной является объемная зона обнаружения, перекрывающая до 120-350 кв.м охраняемой площади в закрытом помещении. The most common is the volumetric detection zone, covering up to 120-350 sq.m of the protected area indoors.

Зоны обнаружения, формируемые пассивными ИК-извещателями, являются многолучевыми и многоярусными, в соответствии с дальностью обнаружения они формируются в несколько ярусов (см. "Каталог технических средств безопасности" (Россия, 2001 г.), каталоги фирм "Fresnel Optics" (США), "Combined Optical Industries Ltd." (Великобритания) и др. Соответственно линза Френеля в оптической системе пассивного ИК-извещателя с многолучевой зоной обнаружения является многоэлементной, в такой линзе Френеля каждому лучу зоны обнаружения соответствует "своя" одинарная линза Френеля, выполненная как единое целое совместно с другими одинарными линзами Френеля этой же многоэлементной линзы Френеля. В зависимости от конфигурации зоны обнаружения и количества лучей в ней количество одинарных линз и их местоположение в составе многоэлементной линзы Френеля являются величиной переменной. Detection zones formed by passive infrared detectors are multi-beam and multi-tiered; in accordance with the detection range, they are formed in several tiers (see "Catalog of security equipment" (Russia, 2001), catalogs of Fresnel Optics (USA) , Combined Optical Industries Ltd. (Great Britain), etc. Accordingly, the Fresnel lens in the optical system of a passive infrared detector with a multipath detection zone is multi-element, in this Fresnel lens each ray of the detection zone corresponds to its own single Fresnel lens, you complete as a single unit together with other single Fresnel lenses of the same Fresnel multi-element lens.Depending on the configuration of the detection zone and the number of rays in it, the number of single lenses and their location as part of a multi-element Fresnel lens are a variable.

Для изготовления как одинарных, так и многоэлементных линз Френеля способом литья под давлением или способом прессования в условиях промышленного производства используют специальную технологическую оснастку, получившую название "мастер-модель". For the manufacture of both single and multi-element Fresnel lenses by injection molding or extrusion in an industrial environment, special technological equipment called the “master model” is used.

В строгом смысле этого понятия применительно к линзе Френеля мастер-моделью является формообразующая поверхность, выполненная в виде обратного (негативного) профиля рабочей поверхности соответствующей, многоэлементной или одинарной, линзы Френеля. Мастер-модель, таким образом, выполняет функцию эталона формообразующей поверхности, получение которой обеспечивает технологическая оснастка данного типа. С эталонной мастер-модели в некоторых реализациях такой технологической оснастки изготавливают, например, гальваническим способом рабочие копии мастер-модели, непосредственно используемые в процессе производства линз Френеля. In the strict sense of this concept with respect to the Fresnel lens, the master model is the shape-forming surface, made in the form of the inverse (negative) profile of the working surface of the corresponding, multi-element or single, Fresnel lens. Thus, the master model performs the function of a standard of the forming surface, the receipt of which is provided by technological equipment of this type. Using the master model in some implementations of such technological equipment, for example, working copies of the master model directly used in the manufacturing process of Fresnel lenses are made using the galvanic method.

В повседневной практике мастер-модель обычно понимают как конструкцию, снабженную формообразующей поверхностью линзы Френеля и имеющую опорную часть для крепления этой конструкции совместно с указанной поверхностью в пресс-форму для литья или прессования. In everyday practice, the master model is usually understood as a structure equipped with the shaping surface of the Fresnel lens and having a supporting part for attaching this structure together with the specified surface to the mold for molding or pressing.

Конструктивно мастер-модель многоэлементной линзы Френеля является сборно-разборной. Сборочной единицей сборно-разборной мастер-модели является мастер-модель соответствующей одинарной линзы Френеля в составе многоэлементной линзы Френеля. Количество сборочных единиц равно количеству одинарных линз в многоэлементной линзе Френеля. Выполнение этой мастер-модели сборно-разборной обеспечивает возможность замены каких-либо одних сборочных единиц другими, если потребуется. Соединение сборочных единиц осуществляют любым известным способом, например с помощью винтов или штифтов. Structurally, the master model of a multi-element Fresnel lens is collapsible. The assembly unit of the collapsible master model is the master model of the corresponding single Fresnel lens as part of a multi-element Fresnel lens. The number of assembly units is equal to the number of single lenses in a multi-element Fresnel lens. The implementation of this collapsible master model provides the ability to replace any one assembly unit with another, if necessary. The connection of the assembly units is carried out in any known manner, for example using screws or pins.

В последнее время в оптической системе пассивных ИК-детекторов все более широко стали применяться многоэлементные линзы Френеля сферической формы вместо плоских многоэлементных линз. Линзы Френеля сферической формы обладают улучшенными оптическими свойствами, обеспечивают формирование зоны обнаружения без искажений и высокую собирательную способность благодаря тому, что у многоэлементных линз Френеля сферической формы площадь эффективной поверхности больше, чем у аналогичных плоских линз. Recently, spherical multi-element Fresnel lenses have been used more and more widely in the optical system of passive infrared detectors instead of flat multi-element lenses. Spherical Fresnel lenses have improved optical properties, provide a distortion-free detection zone and high collective ability due to the fact that multi-element spherical Fresnel lenses have a larger effective surface area than similar flat lenses.

Технические решения, касающиеся способов изготовления линз Френеля сферической формы, известны. Существующий уровень техники можно оценить по следующим аналогам данного изобретения. Technical solutions regarding methods for manufacturing spherical Fresnel lenses are known. The current level of technology can be estimated by the following analogues of the present invention.

Известен способ изготовления мастер-модели по заявке ЕР 0011331, кл. B 29 D 11/00, G 02 В, 02.11.1999 г. A known method of manufacturing a master model according to the application EP 0011331, class. B 29 D 11/00, G 02 B, 11/02/1999

Данное изобретение касается способа изготовления мастер-модели, имеющей заданный обратный профиль. В соответствии со способом может быть изготовлено множество одинаковых линз Френеля с рабочей поверхностью, отвечающей прямому профилю указанного обратного профиля. This invention relates to a method for manufacturing a master model having a predetermined inverse profile. According to the method, a plurality of identical Fresnel lenses with a working surface corresponding to the direct profile of said inverse profile can be manufactured.

Данный способ предусматривает начальную механическую обработку поверхности заготовки из твердого, недеформируемого материала с целью получения обратного профиля. Твердым, недеформируемым материалом является кремнийсодержащий материал (керамика или стекло). Материал может обрабатываться с помощью алмазного точения (керамика) или с помощью шлифования (кремнийсодержащие стекла) для получения заданного обратного профиля за один проход. Затем на поверхность кремнийсодержащего материала наносится покрытие из никеля или сплава никеля с последующей механической обработкой поверхности никеля режущим инструментом, оптической полировкой для получения заданного профиля и вакуумным нанесением на поверхность указанного профиля слоя защитного покрытия из инертного нерастрескивающегося материала (для защиты от царапин). Ограничением этого способа является то, что он обеспечивает изготовление мастер-модели только одинарной линзы Френеля. This method involves the initial machining of the surface of the workpiece from a solid, non-deformable material in order to obtain an inverse profile. A solid, non-deformable material is a silicon-containing material (ceramic or glass). The material can be processed using diamond turning (ceramic) or by grinding (silicon-containing glass) to obtain a given inverse profile in one pass. Then, a nickel or nickel alloy coating is applied to the surface of the silicon-containing material, followed by mechanical treatment of the nickel surface with a cutting tool, optical polishing to obtain a given profile, and vacuum coating of the surface of the specified profile with a layer of inert non-cracking protective coating (to protect it from scratches). The limitation of this method is that it provides the manufacture of a master model of only a single Fresnel lens.

Ближайшим аналогом заявляемого способа является способ изготовления мастер-модели для получения многоэлементной панорамной линзы Френеля сферической формы, где мастер-модель выполнена в виде сборно-разборной многосекционной конструкции, сборочными единицами которой являются мастер-модели одинарных линз Френеля с профилем формообразующей поверхности, получаемой в виде обратного профиля рабочей поверхности соответствующей одинарной линзы Френеля, при этом каждую сборочную единицу мастер-модели многоэлементной линзы Френеля вырезают из отдельной одинаковой заготовки полусферической формы с предварительно нанесенным на нее профилем формообразующей поверхности и радиусом, равным радиусу полной формообразующей поверхности многосекционной мастер-модели, с получением объемной детали заданной геометрии, конфигурация которой ограничена сферической формообразующей поверхностью с заданным профилем и плоскими взаимно перпендикулярными опорными поверхностями, обеспечивающими высокую точность сборки многосекционной мастер-модели (GB 2332638, 30.06.1999). The closest analogue of the proposed method is a method of manufacturing a master model for producing a multi-element panoramic Fresnel lens of a spherical shape, where the master model is made in the form of a collapsible multi-sectional design, the assembly units of which are master models of single Fresnel lenses with a profile of the forming surface, obtained in the form the reverse profile of the working surface of the corresponding single Fresnel lens, with each assembly unit of the master model of a multi-element Fresnel lens cutout they are removed from a separate identical hemispherical preform with a profile of the forming surface pre-applied to it and a radius equal to the radius of the full forming surface of the multisection master model, to obtain a volume part of a given geometry, the configuration of which is limited to a spherical forming surface with a given profile and flat mutually perpendicular supporting surfaces providing high precision assembly of a multi-section master model (GB 2332638, 06/30/1999).

Недостатком данного способа является получение одного и только одного типа линз, а именно панорамной линзы Френеля, предназначенной для применения в пассивных ИК-детекторах движения, устанавливаемых на потолке контролируемого помещения. Из этого следует, что возможности практического применения известного способа-аналога имеют существенные ограничения. The disadvantage of this method is to obtain one and only one type of lens, namely a panoramic Fresnel lens, intended for use in passive infrared motion detectors installed on the ceiling of a controlled room. From this it follows that the possibility of practical application of the known method-analogue has significant limitations.

Настоящее изобретение свободно от ограничений, присущих известному способу-аналогу. The present invention is free from the limitations inherent in the known method-analogue.

Технический результат, достигаемый при реализации данного способа, заключается в изготовление сборно-разборной мастер-модели, которая может быть применена для промышленного производства всех существующих типов многоэлементных линз Френеля сферической формы, предназначенных для пассивных ИК-детекторов движения с зонами обнаружения, а именно линз Френеля для формирования объемной, линейной, поверхностной и круговой (панорамной) зон обнаружения. The technical result achieved by the implementation of this method is the manufacture of a collapsible master model that can be used for the industrial production of all existing types of multi-element spherical Fresnel lenses designed for passive infrared motion detectors with detection zones, namely Fresnel lenses for the formation of volumetric, linear, surface and circular (panoramic) detection zones.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления мастер-модели для получения многоэлементной линзы Френеля сферической формы, выполненной в виде сборно-разборной конструкции, сборочными единицами которой являются мастер-модели одинарных линз Френеля сферической формы с профилем формообразующей поверхности в виде обратного профиля соответствующей одинарной линзы Френеля, предусматривающем вырезание каждой сборочной единицы мастер-модели из отдельной одинаковой заготовки полусферической формы с предварительно нанесенным на нее профилем формообразующей поверхности и радиусом, равным радиусу полной формообразующей поверхности мастер-модели, согласно изобретению операцию вырезания каждой сборочной единицы мастер-модели осуществляют, используя координату вершины полусферической заготовки в качестве точки начала отсчета координат, с получением объемной детали заданной геометрии, конфигурация которой ограничена сферической формообразующей поверхностью с заданным профилем взаимно перпендикулярными поверхностями, за счет совмещения которых осуществляется сборка одинарных мастер-моделей в единую плотную полусферу с высокой точностью сборки. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a master model for producing a multi-element spherical Fresnel lens made in the form of a collapsible design, the assembly units of which are master models of single spherical Fresnel lenses with a profile of the forming surface in the form of an inverse profile corresponding a single Fresnel lens, providing for the cutting of each assembly unit of the master model from a separate identical hemispherical blank with a preliminary According to the invention, the cutting operation of each assembly unit of the master model is carried out using the coordinate of the top of the hemispherical workpiece as the reference point of coordinates, to obtain a volumetric part of a given geometry, the configuration of which is limited by a spherical forming surface with a given profile of mutually perpendicular surfaces, due to the combination of which are assembling single master models into a single dense hemisphere with high precision assembly.

Операцию вырезания каждой сборочной единицы мастер-модели осуществляют методом электроэррозии. The operation of cutting each assembly unit of the master model is carried out by electroerosion.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена диаграмма направленности известной панорамной линзы Френеля сферической формы потолочного типа в вертикальной плоскости;
на фиг. 2 - диаграмма направленности известной панорамной линзы Френеля сферической формы потолочного типа в горизонтальной плоскости; на фиг.3 - вид сверху многоэлементной линзы Френеля сферической формы с объемной зоной обнаружения, полученной способом по данному изобретению; на фиг.4 - мастер-модель многоэлементной линзы Френеля сферической формы с объемной зоной обнаружения, соответствующая данному изобретению; на фиг. 5 - то же, с пространственным разделением сборочных единиц; на фиг.6 - вид сверху многоэлементной линзы Френеля сферической формы с линейной зоной обнаружения, полученная способом по данному изобретению; на фиг.7 - то же, с линейной зоной обнаружения; на фиг. 8 - мастер-модель линзы Френеля по фиг.7 с пространственным разделением сборочных единиц; на фиг.9 - вид сверху многоэлементной линзы Френеля сферической формы с поверхностной зоной обнаружения, полученной способом по данному изобретению; на фиг.10 - то же, с поверхностной зоной обнаружения; на фиг.11 - мастер-модель линзы Френеля по фиг. 10 с пространственным разделением сборочных единиц; на фиг.12 - пример пространственного положения одной из сборочных единиц многосекционной мастер-модели на заготовке полусферической формы в момент осуществления операции вырезания; на фиг.13 и 13а - вырезанная из заготовки деталь, являющаяся одной из сборочных единиц многосекционной мастер-модели многоэлементной линзы Френеля сферической формы; на фиг.14 - сборочная единица местер-модели по фиг. 4 многоэлементной линзы Френеля с объемной зоной обнаружения и ее местоположение в структуре мастер-модели; на фиг.15 - то же, общий вид; на фиг. 16 - общий вид мастер-модели многоэлементной панорамной линзы Френеля, выполненная способом по данному изобретению; на фиг.17 - мастер-модель по фиг. 15, показанная с пространственным разделением сборочных единиц.
The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the radiation pattern of a known panoramic Fresnel lens spherical shape of a ceiling type in a vertical plane;
in FIG. 2 is a radiation pattern of a known panoramic Fresnel lens of a spherical shape of a ceiling type in the horizontal plane; figure 3 is a top view of a multi-element Fresnel lens spherical shape with a volumetric detection zone obtained by the method according to this invention; figure 4 is a master model of a multi-element Fresnel lens spherical shape with a three-dimensional detection zone, corresponding to this invention; in FIG. 5 - the same, with the spatial separation of assembly units; Fig.6 is a top view of a multi-element Fresnel lens of a spherical shape with a linear detection zone, obtained by the method according to this invention; Fig.7 is the same with a linear detection zone; in FIG. 8 is a master model of the Fresnel lens of FIG. 7 with a spatial separation of assembly units; figure 9 is a top view of a multi-element Fresnel lens spherical shape with a surface detection zone obtained by the method according to this invention; figure 10 is the same with the surface detection zone; 11 is a master model of the Fresnel lens of FIG. 10 with a spatial separation of assembly units; in Fig.12 is an example of the spatial position of one of the assembly units of a multi-section master model on a hemispherical blank at the time of the cutting operation; 13 and 13a show a detail cut from a workpiece, which is one of the assembly units of a multi-section master model of a spherical Fresnel multi-element lens; on Fig - Assembly unit Mester model of Fig. 4 multi-element Fresnel lenses with a three-dimensional detection zone and its location in the structure of the master model; on Fig - the same, General view; in FIG. 16 is a general view of a master model of a multi-element panoramic Fresnel lens made by the method of this invention; on Fig - the master model of Fig. 15, shown with a spatial separation of the assembly units.

Рассмотрим примеры изготовления сборно-разборных мастер-моделей для получения многоэлементных линз Френеля сферической формы со следующими широко применяемыми зонами обнаружения:
а) объемной зоной обнаружения.
Consider examples of manufacturing collapsible master models for producing multi-element spherical Fresnel lenses with the following widely used detection zones:
a) volumetric detection zone.

На фиг. 3 показан вид сверху многоэлементной линзы Френеля сферической формы с объемной зоной обнаружения. В состав этой линзы Френеля входит 21 одинарная линза Френеля сферической формы, из числа которых 8 линз (поз.1, фиг. 3) обеспечивают формирование дальней зоны обнаружения, 7 линз (поз.2, фиг.3) - формирование средней зоны обнаружения, 4 линзы (поз.3, фиг.3) - формирование ближней зоны обнаружения и 2 линзы (поз.4, фиг.3) - формирование антисаботажной зоны для защиты пространства непосредственно под пассивным ИК-детектором. In FIG. 3 shows a top view of a multi-element spherical Fresnel lens with a three-dimensional detection zone. The composition of this Fresnel lens includes 21 single spherical Fresnel lenses, of which 8 lenses (pos. 1, Fig. 3) provide the formation of a far detection zone, 7 lenses (pos. 2, Fig. 3) - the formation of a middle detection zone, 4 lenses (pos. 3, Fig. 3) - formation of the near detection zone and 2 lenses (pos. 4, Fig. 3) - the formation of an anti-tamper zone to protect the space immediately below the passive IR detector.

На фиг.4 показан общий вид сборно-разборной мастер-модели для получения линзы Френеля по фиг. 3. Мастер-модель по фиг.4 изготовлена способом по данному изобретению. Количество сборочных единиц 5 в ней и их местоположение соответствует количеству и местоположению одинарных линз Френеля в многоэлементной линзе Френеля по фиг.3. Сборочные единицы 5 мастер-модели по фиг.4 собраны совмещением всех взаимно перпендикулярных опорных поверхностей в единую плотную полусферу 6 на основе. FIG. 4 shows a general view of a collapsible master model for producing the Fresnel lens of FIG. 3. The master model of figure 4 is made by the method according to this invention. The number of assembly units 5 in it and their location corresponds to the number and location of single Fresnel lenses in the multi-element Fresnel lens of FIG. 3. Assembly units 5 of the master model of FIG. 4 are assembled by combining all mutually perpendicular supporting surfaces into a single dense hemisphere 6 on the basis of.

На фиг.5 показана мастер-модель по фиг.4 с пространственным разделением образующих ее сборочных единиц 5. На фиг.4 и 5 с целью упрощения показана гладкая сферическая поверхность как мастер-модели по фиг.4, так и сборочных единиц по фиг.5. Fig. 5 shows the master model of Fig. 4 with a spatial separation of the assembly units 5 forming it. Figs. 4 and 5 show a smooth spherical surface of both the master model of Fig. 4 and the assembly units of Fig. 4 for simplicity. 5.

б) линейной зоной обнаружения
На фиг. 6 показан вид сверху многоэлементной линзы Френеля сферической формы с линейной зоной обнаружения. В состав этой линзы Френеля входит 15 одинарных линз Френеля, из них 4 линзы обеспечивают формирование дальней зоны обнаружения, 5 линз - формирование средней зоны обнаружения, 3 линзы - формирование ближней зоны обнаружения и 3 линзы - формирование антисаботажной зоны для защиты пространства непосредственно под пассивным ИК-детектором.
b) linear detection zone
In FIG. 6 shows a top view of a multi-element spherical Fresnel lens with a linear detection zone. The structure of this Fresnel lens includes 15 single Fresnel lenses, of which 4 lenses provide the formation of a far detection zone, 5 lenses - the formation of a middle detection zone, 3 lenses - the formation of a near detection zone and 3 lenses - the formation of an anti-tamper zone to protect the space directly below the passive infrared -detector.

На фиг.7 показан общий вид сборно-разборной мастер-модели для получения линзы Френеля по фиг. 6 способом по данному изобретению. Мастер-модель по фиг.7 изготовлена способом по данному изобретению. Количество сборочных единиц 7 в ней и их местоположение соответствуют количеству и местоположению одинарных линз Френеля в многоэлементной линзе Френеля по фиг.7. Сборочные единицы 7 мастер-модели по фиг.7 собраны совмещением всех взаимно перпендикулярных опорных поверхностей в единую плотную полусферу 8. На фиг.8 показана мастер-модель по фиг.7 с пространственным разделением образующих ее сборочных единиц 7. На фиг.7 и 8 с целью упрощения показана гладкая сферическая поверхность как мастер-модели по фиг.7, так и сборочных единиц по фиг.8. FIG. 7 shows a general view of a collapsible master model for producing the Fresnel lens of FIG. 6 by the method of this invention. The master model of FIG. 7 is made by the method of this invention. The number of assembly units 7 in it and their location correspond to the number and location of single Fresnel lenses in the multi-element Fresnel lens of Fig.7. The assembly units 7 of the master model of FIG. 7 are assembled by combining all mutually perpendicular bearing surfaces into a single dense hemisphere 8. FIG. 8 shows the master model of FIG. 7 with the spatial separation of the assembly units 7 forming it. FIG. 7 and 8 for simplicity, a smooth spherical surface of both the master model of FIG. 7 and the assembly units of FIG. 8 is shown.

в) поверхностной зоной обнаружения
На фиг. 9 показан вид сверху многоэлементной линзы Френеля сферической формы с поверхностной зоной обнаружения. Линзы данного типа обеспечивают формирование сплошной зоны обнаружения. В состав этой линзы Френеля входит девять одинарных линз Френеля сферической формы.
c) surface detection zone
In FIG. 9 shows a top view of a multi-element spherical Fresnel lens with a surface detection zone. Lenses of this type provide the formation of a continuous detection zone. The composition of this Fresnel lens includes nine single spherical Fresnel lenses.

На фиг.10 показан общий вид сборно-разборной мастер-модели для получения линзы Френеля по фиг. 9: Мастер-модель по фиг.10 изготовлена способом по данному изобретению. Количество сборочных единиц 9 в ней и их местоположение соответствуют количеству и местоположению одинарных линз Френеля в многоэлементной лине Френеля по фиг.9. Сборочные единицы 9 мастер-модели по фиг.10 собраны за счет совмещения всех взаимно перпендикулярных опорных поверхностей в единую плотную полусферу 10. FIG. 10 shows a general view of a collapsible master model for producing a Fresnel lens of FIG. 9: The master model of FIG. 10 is manufactured by the method of this invention. The number of assembly units 9 in it and their location correspond to the number and location of single Fresnel lenses in the multi-element Fresnel line of Fig. 9. Assembly units 9 of the master model of FIG. 10 are assembled by combining all mutually perpendicular supporting surfaces into a single dense hemisphere 10.

На фиг. 11 показана мастер-модель по фиг.10 с пространственным разделением образующих ее сборочных единиц 9. На фиг.10 и 11 показана для упрощения гладкая сферическая поверхность как мастер-модели по фиг.10, так и сборочных единиц по фиг.11. In FIG. 11 shows the master model of FIG. 10 with a spatial separation of the assembly units forming it 9. In FIGS. 10 and 11, for simplicity, the smooth spherical surface of both the master model of FIG. 10 and the assembly units of FIG. 11 is shown.

В качестве доказательства промышленной применимости приводим конкретный пример изготовления сборно-разборной мастер-модели по фиг.4 для получения многоэлементной линзы Френеля сферической формы по фиг.3 с объемной зоной обнаружения. As evidence of industrial applicability, we present a specific example of the manufacture of a collapsible master model of FIG. 4 to obtain a multi-element spherical Fresnel lens of FIG. 3 with a volume detection zone.

Первой операцией способа является изготовление одинаковых заготовок с полусферической поверхностью, радиус которой равен радиусу полной формообразующей поверхности мастер-модели. Заготовки изготавливают, например, из латуни марки ЛС-59-1. Количество заготовок равно количеству сборочных единиц в мастер-модели; в данном примере осуществления изготавливают 21 заготовку. The first step of the method is the manufacture of identical blanks with a hemispherical surface, the radius of which is equal to the radius of the full forming surface of the master model. Billets are made, for example, of brass grade LS-59-1. The number of blanks is equal to the number of assembly units in the master model; in this embodiment, 21 billets are made.

Второй операцией способа является выполнение на ранее полученной гладкой полусферической поверхности заготовки обратного профиля соответствующей одинарной линзы Френеля сферической формы. Обратный профиль одинарной линзы Френеля выполняют способом алмазного точения с управлением от ЭВМ за один проход, начиная с вершины гладкой полусферической поверхности заготовки, с получением заданного шага нарезки, глубины и угла наклона канавок. The second operation of the method is the execution on the previously obtained smooth hemispherical surface of the workpiece of the inverse profile of the corresponding single Fresnel lens of a spherical shape. The inverse profile of a single Fresnel lens is performed by a diamond turning method controlled by a computer in one pass, starting from the top of the smooth hemispherical surface of the workpiece, to obtain the specified cutting step, depth and angle of inclination of the grooves.

Третьей операцией способа является вырезание сборочной единицы мастер-модели из полусферической заготовки способом электроэррозии. The third operation of the method is cutting the assembly unit of the master model from a hemispherical billet by electroerosion.

Способ электроэррозии заключается в следующем: в ванну с токопроводящей жидкостью помещают и закрепляют в ней латунную заготовку с нанесенным на нее профилем формообразующей поверхности, при этом заготовка сориентирована определенным образом. К заготовке затем подводится проволока из латуни Л63 диаметром 0,2 мм, на которую подается ток. Проволока по программе осуществляет вырезание детали сложной объемной формы, конфигурация которой с учетом ширины реза соответствует пространственному положению сборочной единицы в конструкции многосекционной мастер-модели (фиг.12). Причем при осуществлении операции вырезания каждой сборочной единицы точка начала координат совпадает с координатой вершины полусферической заготовки, что обеспечивает получение профиля формообразующей поверхности на каждой сборочной единице с высокой точностью (фиг. 13, 13а). Последней операцией после выполнения необходимых операций технического контроля является сборка с помощью штифтов или винтов отдельных сборочных единиц, а именно - 21 секции одинарных мастер-моделей в единую плотную многосекционную сборно-разборную конструкцию полусферической формы с высокой точностью сборки за счет наличия плоских взаимно перпендикулярных поверхностей в каждой сборочной единице. Данная конструкция является мастер-моделью формообразующей поверхности для изготовления многоэлементных линз Френеля сферической формы в условиях промышленного серийного производства. The method of electroerosion is as follows: in a bath with a conductive liquid, a brass billet with a profile of the forming surface applied to it is placed and fixed in it, while the billet is oriented in a certain way. A wire of L63 brass with a diameter of 0.2 mm is then fed to the workpiece, to which current is supplied. According to the program, the wire cuts out parts of complex volumetric shape, the configuration of which, taking into account the cut width, corresponds to the spatial position of the assembly unit in the construction of a multi-section master model (Fig. 12). Moreover, when performing the operation of cutting each assembly unit, the coordinate origin coincides with the coordinate of the top of the hemispherical workpiece, which ensures obtaining the profile of the forming surface on each assembly unit with high accuracy (Fig. 13, 13a). The last operation after performing the necessary technical control operations is the assembly using pins or screws of individual assembly units, namely 21 sections of single master models into a single dense multisectional collapsible half-spherical design with high assembly accuracy due to the presence of flat mutually perpendicular surfaces in each assembly unit. This design is a master model of the forming surface for the manufacture of multi-element spherical Fresnel lenses in industrial serial production.

На фиг. 14 сборочная единица 11 показана как составная часть сборно-разборной мастер-модели 12, сборочные единицы 13 которой собраны в единую плотную полусферу 14 за счет совмещения плоских взаимно перпендикулярных опорных поверхностей. На фиг.14 показаны для упрощения гладкие сферические поверхности мастер-модели 12 и сборочной единицы 11. In FIG. 14, the assembly unit 11 is shown as an integral part of the collapsible master model 12, the assembly units 13 of which are assembled in a single tight hemisphere 14 by combining flat mutually perpendicular supporting surfaces. 14 shows, for simplicity, the smooth spherical surfaces of the master model 12 and assembly unit 11.

На фиг.15 показана сборочная единица мастер-модели, изготовленная по данному способу. On Fig shows the assembly unit of the master model made by this method.

Сборочная единица 11 имеет формообразующую поверхность 15, на которой выполнен обратный профиль 16 одинарной линзы Френеля и опорные поверхности 17, 18, 19, 20 и 21, которые являются взаимно перпендикулярными. The assembly unit 11 has a forming surface 15 on which the inverse profile 16 of a single Fresnel lens is made and the supporting surfaces 17, 18, 19, 20 and 21, which are mutually perpendicular.

Аналогичным способом изготавливают также и мастер-моделии с линейной зоной обнаружения (фиг.7 и 8) и поверхностной зоной обнаружения (фиг.10 и 11). In a similar way, master models with a linear detection zone (Figs. 7 and 8) and a surface detection zone (Figs. 10 and 11) are also made.

Как было показано ранее, способ изготовления мастер-модели для получения многоэлементной линзы Френеля сферической формы по данному изобретению обеспечивает получение различных типов линз Френеля, а именно линз Френеля с объемной, линейной и поверхностной зонами обнаружения. As shown earlier, the method of manufacturing a master model for producing a multi-element spherical Fresnel lens according to this invention provides various types of Fresnel lenses, namely Fresnel lenses with volumetric, linear and surface detection zones.

Наряду с этим способ по данному изобретению без каких-либо ограничений обеспечивает получение также и многоэлементной панорамной линзы Френеля, аналогичной панорамной линзе Френеля по известному способу. Along with this, the method according to this invention without any restrictions ensures the production of a multi-element panoramic Fresnel lens similar to a panoramic Fresnel lens by a known method.

Мастер-модель для получения многоэлементной панорамной линзы Френеля, изготовленная способом по данному изобретению, показана на фиг.16. A master model for producing a multi-element panoramic Fresnel lens manufactured by the method of this invention is shown in Fig. 16.

На фиг. 17 мастер-модель 22 по фиг.16 показана с пространственным разделением сборочных единиц 23, изготовленных способом по данному изобретению. При сборке мастер-модели 22 все сборочные единицы 23 собираются в единую плотную полусферу за счет совмещения плоских взаимно перпендикулярных поверхностей с помощью винтов или штифтов. In FIG. 17, the master model 22 of FIG. 16 is an exploded view of the assembly units 23 made by the method of the present invention. When assembling the master model 22, all assembly units 23 are assembled into a single dense hemisphere by combining flat mutually perpendicular surfaces with screws or pins.

Мастер-модель по данному изобретению является универсальной и обеспечивает возможность изготавливать с ее применением многоэлементные линзы Френеля сферической формы с объемной, линейной и поверхностной зонами обнаружения, а также многоэлементные панорамные линзы Френеля сферической формы. The master model according to this invention is universal and provides the ability to produce using its multi-element spherical Fresnel lenses with volumetric, linear and surface detection zones, as well as multi-element panoramic Fresnel lenses of a spherical shape.

Реализация способа по данному изобретению дает практически неограниченные возможности изменения количественного состава и пространственной структуры мастер-моделей одинарных линз Френеля сферической формы, образующих конечную мастер-модель. На этой основе обеспечивается высокая гибкость как экспериментального, так и серийного производства соответствующей высокотехнологичной продукции. The implementation of the method according to this invention gives almost unlimited possibilities for changing the quantitative composition and spatial structure of the master models of single spherical Fresnel lenses forming the final master model. On this basis, high flexibility of both experimental and mass production of the corresponding high-tech products is ensured.

Claims (2)

1. Способ изготовления мастер-модели для получения многоэлементной линзы Френеля сферической формы, выполненной в виде сборно-разборной конструкции, сборочными единицами которой являются мастер-модели одинарных линз Френеля сферической формы с профилем формообразующей поверхности в виде обратного профиля соответствующей одинарной линзы Френеля, предусматривающий вырезание каждой сборочной единицы мастер-модели из отдельной одинаковой заготовки полусферической формы с предварительно нанесенным на нее профилем формообразующей поверхности и радиусом, равным радиусу полной формообразующей поверхности мастер-модели, отличающийся тем, что операцию вырезания каждой сборочной единицы мастер-модели осуществляют, используя координату вершины полусферической заготовки в качестве точки начала отсчета координат, с получением объемной детали заданной геометрии, конфигурация которой ограничена сферической формообразующей поверхностью с заданным профилем и плоскими взаимно перпендикулярными поверхностями, за счет совмещения которых осуществляется сборка одинарных мастер-моделей в единую плотную полусферу с высокой точностью сборки. 1. A method of manufacturing a master model to obtain a multi-element spherical Fresnel lens made in the form of a collapsible design, the assembly units of which are master models of single spherical Fresnel lenses with a profile of the forming surface in the form of the inverse profile of the corresponding single Fresnel lens, which includes cutting of each assembly unit of the master model from a separate identical billet of a hemispherical shape with a profile of a shaping surface previously applied to it surface and a radius equal to the radius of the full forming surface of the master model, characterized in that the cutting operation of each assembly unit of the master model is carried out using the coordinate of the top of the hemispherical workpiece as a reference point, to obtain a volume part of a given geometry, the configuration of which is limited to spherical a forming surface with a given profile and flat mutually perpendicular surfaces, due to the combination of which the assembly of single ma Ster models into a single dense hemisphere with high precision assembly. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию вырезания каждой сборочной единицы мастер-модели осуществляют методом электроэррозии. 2. The method according to p. 1, characterized in that the cutting operation of each assembly unit of the master model is carried out by electroerosion.
RU2001120317A 2001-07-17 2001-07-17 Method of master model manufacture for manufacture of multielement spherical fresnel lens RU2216446C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001120317A RU2216446C2 (en) 2001-07-17 2001-07-17 Method of master model manufacture for manufacture of multielement spherical fresnel lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001120317A RU2216446C2 (en) 2001-07-17 2001-07-17 Method of master model manufacture for manufacture of multielement spherical fresnel lens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001120317A RU2001120317A (en) 2003-06-27
RU2216446C2 true RU2216446C2 (en) 2003-11-20

Family

ID=32026744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001120317A RU2216446C2 (en) 2001-07-17 2001-07-17 Method of master model manufacture for manufacture of multielement spherical fresnel lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2216446C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2181178C (en) Mechanical fastening system for modular microoptical elements
JP3834596B2 (en) Asymmetric corner cube article and manufacturing method
US5171624A (en) Retroreflective microprismatic material and method of making same
JP4887025B2 (en) Mold manufacturing method and optical element manufacturing method
JP6505175B2 (en) Three-dimensional image forming device
JP2019515356A (en) Beam forming lens system for laser cutting and apparatus including the same
CN104822517A (en) Truncated lenses, manufacture of truncated lenses and of corresponding devices
RU2216446C2 (en) Method of master model manufacture for manufacture of multielement spherical fresnel lens
CN108873805A (en) A kind of slow knife servo turnery processing microlens array tool paths optimization method
EP3458884B1 (en) An optical output device and design method
JPH07191207A (en) Reflection type composite optical element
US20220381956A1 (en) Optical lens device having a physically formed polarization miniature structure and method thereof
RU2373054C2 (en) Method of making master model for making flat spherical fresnel lens (versions)
CN109283780B (en) Optical lens, optical system and method for manufacturing optical lens
CN111041411B (en) Base material and processing and manufacturing method thereof, frame, shell and electronic device
JP5914895B2 (en) Fresnel lens
CN111316179B (en) Method and system for producing an ophthalmic lens
GB2332638A (en) Process for producing a doubly convex lens screen
CN208204888U (en) Poly-lens one spherical optical lens
JP2010145730A (en) Method for producing optical ceramic lens and optical ceramic lens
CN106773074B (en) Refractive optical element for generating rotationally symmetrical combined focusing light field
US20230071479A1 (en) Optical lens device having a polarization miniature structure and method thereof
CN112861385B (en) Modeling method for complex micro-feature spherical crown to cylindrical projection
CN218938687U (en) Embedded intangible annular microlens zoom lens
CN212989694U (en) Optical lens and lens

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140718