RU2593639C1 - Method of aligning pancratic optical system - Google Patents
Method of aligning pancratic optical system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2593639C1 RU2593639C1 RU2015104642/28A RU2015104642A RU2593639C1 RU 2593639 C1 RU2593639 C1 RU 2593639C1 RU 2015104642/28 A RU2015104642/28 A RU 2015104642/28A RU 2015104642 A RU2015104642 A RU 2015104642A RU 2593639 C1 RU2593639 C1 RU 2593639C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carriage
- zabelin
- tube
- grid
- technological
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к технологии изготовления оптических и оптико-электронных модулей с панкратическими оптическими системами.The invention relates to optical instrumentation, in particular to a technology for manufacturing optical and optoelectronic modules with pan-optical optical systems.
В последние годы все большее применение находят оптические и оптико-электронные комплексы, в которых оптические системы входящих в комплексы оптических и оптико-электронных модулей выполнены с переменным фокусным расстоянием, - панкратические оптические системы (ПОС). Это вызвано тем, что ПОС обладают рядом значительных преимуществ по сравнению с оптическими системами постоянного фокусного расстояния, к которым следует отнести:In recent years, optical and optoelectronic complexes have been increasingly used, in which the optical systems of the optical and optoelectronic modules included in the complexes are made with variable focal length - pan-optical optical systems (POS). This is due to the fact that PICs have a number of significant advantages compared to optical systems with a constant focal length, which include:
- возможность выбора оптимального увеличения и поля зрения;- the ability to choose the optimal magnification and field of view;
- повышение оперативности и удобства работы при эксплуатации;- improving the efficiency and ease of use during operation;
- уменьшение числа требуемых модулей, необходимых для решения поставленных задач.- reducing the number of required modules required to solve the tasks.
В то же время ПОС в конструкторском и производственном плане представляют собой сложные оптико-механические системы, в которых с высокой точностью необходимо центрировать оптические компоненты - линзы в оправе.At the same time, POS in the design and production plan are complex optical-mechanical systems in which it is necessary to center optical components with high accuracy - lenses in a frame.
В большинстве модулей перемещение оптических компонентов осуществляют с применением подшипников скольжения, в качестве которых используют прецизионно обработанные цилиндрические поверхности корпусов неподвижных и оправы подвижных оптических компонентов, либо направляющие пиноли [Л.И. Крынин «Основы проектирования и центрировки объективов переменного фокусного расстояния», учебное пособие, ИТМО (государственный университет), Санкт-Петербург, 2008, раздел 1; патент США US 8634138, G02B 27/646 от 21.01.2014 (дата публикации 10.02.2012)].In most modules, the movement of optical components is carried out using sliding bearings, which are used as precision machined cylindrical surfaces of stationary housings and frames of movable optical components, or guide pins [L.I. Krynin, “Fundamentals of Designing and Centering Variable Focus Lens,” textbook, ITMO (State University), St. Petersburg, 2008,
Для таких конструкций разработаны способы поузловой центрировки оптических систем с использованием специального технологического оборудования таких как: трубка Забелина для определения погрешностей выставки оптических компонентов, центрировочный патрон для их высокоточной установки, прецизионный станок для подрезки посадочных мест узлов с оптическими компонентами [Сайт www.555nm.ru, раздел «Статьи», файл «Анализ способов центрирования линз», подраздел 4.5].For such designs, methods for node-by-center alignment of optical systems using special technological equipment such as: Zabelin tube for determining the errors of the exhibition of optical components, a centering cartridge for their high-precision installation, a precision machine for trimming the seats of nodes with optical components [Site www.555nm.ru] have been developed [Website www.555nm.ru , section “Articles”, file “Analysis of lens centering methods”, subsection 4.5].
Известный способ центрирования линзы при помощи центрировочного патрона со сдвиговой и поворотной частями, закрепленного в шпинделе токарного станка, и трубки Забелина, установленной в задней бабке станка, включает последовательное центрирование каждой из поверхностей линзы относительно оси вращения шпинделя [Патент РФ 2442124, G01M 11/00, G01B 11/27].A known method of centering the lens using a centering cartridge with a shift and rotary parts, mounted in the spindle of the lathe, and a Zabelin tube installed in the tailstock of the machine, includes sequential centering of each of the lens surfaces relative to the axis of rotation of the spindle [RF Patent 2442124,
По указанному выше способу при центрировке многокомпонентной линзы, исходя из конструктивных или технологических соображений, выбирают одну из поверхностей линзы, устанавливают линзу так, чтобы за счет выбора длины технологической части оправы или с использованием дистанционных втулок автоколлимационная точка выбранной поверхности лежала в одной плоскости с центром кривизны поворотной части центрировочного патрона, лежащим на оси вращения шпинделя. Совмещают автоколлимационную точку выбранной поверхности с центром кривизны поворотной части центрировочного патрона перемещением сдвиговой части патрона. Совмещают с осью вращения шпинделя автоколлимационную точку другой поверхности линзы перемещением поворотной части патрона при сохранении неизменного положения автоколлимационной точки выбранной поверхности линзы, ранее совмещенной с центром кривизны поворотной части патрона.According to the above method, when centering a multicomponent lens, based on structural or technological considerations, one of the lens surfaces is selected, the lens is mounted so that, by choosing the length of the technological part of the frame or using remote bushings, the autocollimation point of the selected surface lies in the same plane with the center of curvature the rotary part of the centering cartridge lying on the axis of rotation of the spindle. The autocollimation point of the selected surface is combined with the center of curvature of the rotary part of the centering cartridge by moving the shear part of the cartridge. The autocollimation point of the other lens surface is combined with the axis of rotation of the spindle by moving the rotary part of the cartridge while maintaining the same position of the autocollimation point of the selected lens surface, previously aligned with the center of curvature of the rotary part of the cartridge.
Этот способ не применим в ПОС, в которых оптические компоненты устанавливают на каретки с подшипниками качения. Применение подшипников качения вызвано тем, что при эксплуатации оптических модулей в условиях жестких внешних воздействий: температурных градиентов, механических ударов и вибраций подшипники скольжения быстро изнашиваются, что приводит к снижению качества оптического изображения и/или поломке всего модуля.This method is not applicable in PIC, in which optical components are mounted on carriages with rolling bearings. The use of rolling bearings is caused by the fact that when operating optical modules under severe external influences: temperature gradients, mechanical shocks and vibrations, sliding bearings wear out quickly, which leads to a decrease in the quality of the optical image and / or breakdown of the entire module.
В таких конструкциях каретки перемещают внутри точно выполненной цилиндрической полости корпуса ПОС вдоль ее оси. Для исключения люфта в процессе движении каретки один из ее подшипниковых узлов поджимают пружиной к поверхности цилиндрической полости. Это приводит к появлению дополнительной степени свободы каретки в радиальном направлении. Люфты в подшипниках качения и наличие степени свободы каретки в радиальном направлении делают невозможным точную (в несколько микрон) подрезку на станке посадочных поверхностей каретки, установленной в цилиндрическую полость корпуса ПОС.In such constructions, the carriages are moved inside a precisely made cylindrical cavity of the PIC body along its axis. To eliminate play during the movement of the carriage, one of its bearing assemblies is pressed by a spring to the surface of the cylindrical cavity. This leads to the appearance of an additional degree of freedom of the carriage in the radial direction. Backlash in rolling bearings and the presence of a degree of freedom of the carriage in the radial direction make it impossible to accurately (a few microns) trim on the machine the landing surfaces of the carriage installed in the cylindrical cavity of the POS body.
Цель настоящего изобретения состоит в создании способа центрировки панкратической системы, оптические компоненты которой перемещаются внутри цилиндрической направляющей поверхности на подшипниках качения, с использованием при этом традиционного высокоточного технологического оборудования.The purpose of the present invention is to provide a method for centering a pancratic system, the optical components of which are moved inside a cylindrical guide surface on rolling bearings, using traditional high-precision technological equipment.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что с помощью прецизионного станка, трубки Забелина и технологической сетки, закрепленной на каретке, определяют положение каретки, установленной в направляющий цилиндр корпуса ПОС. Затем извлекают каретку из корпуса ПОС, закрепляют ее в центрировочном патроне, который устанавливают в шпиндель прецизионного станка. Далее с помощью трубки Забелина, технологической сетки, закрепленной на каретке, и центрировочного патрона выставляют каретку в положение, точно соответствующее ее положению, которое занимала каретка внутри корпуса ПОС. Положение каретки контролируют по изображению технологической сетки и автоколлимационному изображению от ее поверхности перекрестия трубки Забелина. Затем включают станок и проводят подрезку посадочных поверхностей каретки.The essence of the proposed method lies in the fact that using the precision machine, Zabelin tube and technological grid mounted on the carriage, the position of the carriage installed in the guide cylinder of the PIC housing is determined. Then the carriage is removed from the POS body, fixed in a centering cartridge, which is installed in the spindle of a precision machine. Then, using the Zabelin tube, a technological grid fixed to the carriage, and a centering cartridge, the carriage is set to the position exactly corresponding to its position, which the carriage occupied inside the PIC body. The position of the carriage is controlled by the image of the technological grid and the autocollimation image from its surface of the crosshairs of the Zabelin tube. Then turn on the machine and trim the landing surfaces of the carriage.
Способ характеризуется следующими операциями:The method is characterized by the following operations:
- закрепляют в шпиндель станка корпус ПОС соосно с осью шпинделя;- fix the POS body in the machine spindle coaxially with the spindle axis;
- закрепляют на каретке оправу с технологической сеткой;- fix the frame with the technological grid on the carriage;
- вставляют каретку с технологической сеткой в закрепленный в шпинделе станка корпус ПОС;- insert the carriage with the technological grid into the POS body fixed in the spindle of the machine;
- закрепляют трубку Забелина в задней бабке станка;- fix the Zabelin tube in the tailstock of the machine;
- находят автоколлимационное изображение перекрестия трубки Забелина от поверхности технологической сетки и вращением шпинделя станка по измерительной сетке трубки Забелина определяют диаметр биения этого изображения;- find the autocollimation image of the crosshairs of the Zabelin tube from the surface of the technological grid and by turning the spindle of the machine along the measuring grid of the Zabelin tube, the beat diameter of this image is determined;
- находят изображение технологической сетки и вращением шпинделя станка с помощью измерительной сетки трубки Забелина измеряют диаметр биения изображения технологической сетки;- find the image of the technological grid and by rotation of the spindle of the machine using the measuring grid of the Zabelin tube measure the diameter of the beating image of the technological grid;
- извлекают каретку из корпуса ПОС и закрепляют ее в центрировочном патроне, который устанавливают в шпиндель станка;- remove the carriage from the PIC housing and fix it in the centering chuck, which is installed in the spindle of the machine;
- вращением шпинделя станка выставляют с помощью центрировочного патрона диаметр биения автоколлимационного изображения перекрестия трубки Забелина от поверхности технологической сетки, а также диаметр биения изображения технологической сетки, равные ранее измеренным диаметрам и центру биений этих изображений. Диаметры биений контролируют по измерительной сетке трубки Забелина;- by rotating the machine spindle, set the diameter of the runout of the self-collimating image of the cross of the Zabelin tube from the surface of the technological grid using the centering cartridge, as well as the diameter of the runout of the image of the technological grid, equal to the previously measured diameters and center of beats of these images. The diameters of the beats are controlled by the measuring grid of the Zabelin tube;
- запускают станок и проводят подрезку посадочных поверхностей каретки.- start the machine and trim the landing surfaces of the carriage.
Пример реализации способа центрировки панкратической оптической системы представлен на чертежах. На фиг. 1 схематично изображен комплект технологического оборудования и его состояние, необходимое для определения диаметров биения изображения технологической сетки и автоколлимационного изображения перекрестия трубки Забелина от ее поверхности. На фиг. 2-4 представлены возможные виды сеток: технологической (фиг. 2), перекрестия трубки Забелина (фиг. 3) и измерительной сетки трубки Забелина (фиг. 4). На фиг. 5 показаны положения отраженного от поверхности технологической сетки 3 автоколлимационного изображения перекрестия трубки Забелина, а на фиг. 6 - положения изображения технологической сетки на измерительной сетке трубки Забелина при различных углах поворота шпинделя станка. На фиг. 7 схематично изображено состояние технологического оборудования, необходимое для установки диаметра биения и положения отраженного от поверхности технологической сетки автоколлимационного изображения перекрестия трубки Забелина и изображения технологической сетки для окончательной обработки посадочных поверхностей каретки.An example implementation of a method for centering a pan-optical optical system is shown in the drawings. In FIG. 1 schematically depicts a set of technological equipment and its condition, necessary to determine the diameters of the runout of the image of the technological grid and the self-collimation image of the crosshairs of the Zabelin tube from its surface. In FIG. Figure 2-4 shows the possible types of grids: technological (Fig. 2), the crosshairs of the Zabelin tube (Fig. 3) and the measuring grid of the Zabelin tube (Fig. 4). In FIG. 5 shows the positions of the autocollimation image of the crosshairs of the Zabelin tube reflected from the surface of the
В качестве технологического оборудования используют высокоточный токарный станок, центрировочный патрон, трубку Забелина, технологическую сетку.As technological equipment, a high-precision lathe, centering chuck, Zabelin tube, technological grid are used.
Реализацию способа центрирования ПОС проводят в два этапа. Первый этап начинают с установки технологического оборудования (фиг. 1). Закрепляют в задней бабке станка трубку Забелина 1, на каретку 2 устанавливают технологическую сетку 3 (пример выполнения технологической сетки 3 представлен на фиг. 2). Каретку 2 вставляют в корпус 4 ПОС, который закрепляют в шпинделе 5 станка. Каретка 2 имеет возможность перемещаться вдоль прецизионно выполненной цилиндрической поверхности 6 корпуса 4 на подшипниках качения 7. Затем через окуляр 8 трубки Забелина 1 находят отраженное от поверхности технологической сетки 3 автоколлимационное изображение перекрестия трубки Забелина (пример выполнения перекрестия трубки Забелина представлен на фиг. 3, а измерительной сетки этой трубки - на фиг. 4).The implementation of the method of centering PIC is carried out in two stages. The first stage begins with the installation of technological equipment (Fig. 1). The Zabelin
Далее, вращая вручную шпиндель 5 станка, наблюдают в окуляр 8 круговые перемещения отраженного от поверхности технологической сетки автоколлимационного изображения перекрестия трубки Забелина (фиг. 5). По измерительной сетке трубки Забелина определяют и запоминают диаметр Dтз кругового перемещения автоколлимационного изображения перекрестия трубки Забелина, выбирают и запоминают опорное положение автоколлимационного изображения, например самое верхнее положение автоколлимационного изображения. Затем, наблюдая в окуляр 8, находят изображение технологической сетки 3 и запоминают опорное положение его центра Отс, измеряют диаметр кругового перемещения изображения технологической сетки по измерительной сетке трубки Забелина (фиг. 6). После завершения этих операций каретку 2 извлекают из корпуса 4 ПОС. На этом первый этап реализации способа заканчивается.Next, manually rotating the
Второй этап реализации способа начинают с установки каретки 2 в центрировочный патрон 9 (фиг. 7), который закрепляют в шпинделе 5 прецизионного станка. Центрировочный патрон 9 имеет узел двухкоординатного линейного перемещения 10 с винтами перемещения 11, 12 и узел двухкоординатного наклона 13 с винтами наклона 14, 15.The second stage of the method implementation begins with the installation of the
Вращая вручную шпиндель 5 станка, винтами 14 и 15 узла наклона 11 центрировочного патрона 9 по измерительной сетке трубки Забелина устанавливают при опорном положении автоколлимационного изображения от поверхности технологической сетки 3 диаметр кругового перемещения автоколлимационного изображения сетки трубки Забелина, равный ранее измеренному значению Dтз (фиг. 5).By manually rotating the
Вращая вручную шпиндель 5 станка, винтами 11 и 12 (фиг. 7) узла линейного перемещения 10 центрировочного патрона 9 по измерительной сетке трубки Забелина устанавливают при опорном положении его центра Отс диаметр вращения изображения технологической сетки, равный ранее измеренному значению Dтс (фиг. 6).By manually rotating the
Далее включают станок и обрабатывают цилиндрическую посадочную поверхность 16 и торцевую посадочную поверхность 17 каретки 2 (фиг. 7) под оптические элементы ПОС.Next, turn on the machine and process the
Аналогичным способом центрируются остальные подвижные оптические компоненты, входящие в ПОС.In a similar way, the remaining movable optical components included in the PIC are centered.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015104642/28A RU2593639C1 (en) | 2015-02-11 | 2015-02-11 | Method of aligning pancratic optical system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015104642/28A RU2593639C1 (en) | 2015-02-11 | 2015-02-11 | Method of aligning pancratic optical system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2593639C1 true RU2593639C1 (en) | 2016-08-10 |
Family
ID=56613298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015104642/28A RU2593639C1 (en) | 2015-02-11 | 2015-02-11 | Method of aligning pancratic optical system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2593639C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU538221A1 (en) * | 1975-09-16 | 1976-12-05 | Предприятие П/Я Р-6681 | The way to control the centering of the surfaces of the optical system |
SU1180688A1 (en) * | 1984-01-05 | 1985-09-23 | Предприятие П/Я Г-4671 | Method of centering opaque lens in cell |
RU2442124C1 (en) * | 2010-11-29 | 2012-02-10 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Method for lens alignment |
US20140063627A1 (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-06 | Carl Zeiss Meditec Ag | Adjusting device for an optical system |
-
2015
- 2015-02-11 RU RU2015104642/28A patent/RU2593639C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU538221A1 (en) * | 1975-09-16 | 1976-12-05 | Предприятие П/Я Р-6681 | The way to control the centering of the surfaces of the optical system |
SU1180688A1 (en) * | 1984-01-05 | 1985-09-23 | Предприятие П/Я Г-4671 | Method of centering opaque lens in cell |
RU2442124C1 (en) * | 2010-11-29 | 2012-02-10 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Method for lens alignment |
US20140063627A1 (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-06 | Carl Zeiss Meditec Ag | Adjusting device for an optical system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109141295B (en) | Device and method for measuring coaxiality error of multistage rotating body | |
CN101387761B (en) | Center aligning assembling and regulating apparatus and method for optical system | |
EP2813811B1 (en) | Inside-diameter measurement device | |
KR101299509B1 (en) | Eccentricity adjusting and assembling method, and eccentricity adjusting and assembling device of optical element | |
CN106526881A (en) | Adjustment method for parallelism of linear guide rail in continuous zooming thermal imaging instrument | |
CN108919513B (en) | Coaxial optical system adjusting device and method | |
RU2442124C1 (en) | Method for lens alignment | |
WO2006020776A2 (en) | Method and apparatus for interferometric measurement of components with large aspect ratios | |
CN105414957A (en) | Coaxial assembly method for shaft components and coaxiality detection method for shaft components | |
DE102014006151B4 (en) | Method for measuring the concentricity of a machine tool and machine tool designed to carry out the method | |
Langehanenberg et al. | Automated measurement of centering errors and relative surface distances for the optimized assembly of micro-optics | |
US10175036B2 (en) | Method of measuring at least one dimension of an object | |
RU2593639C1 (en) | Method of aligning pancratic optical system | |
CN116908217B (en) | Deep hole measurement and three-dimensional reconstruction system and application method thereof | |
Langehanenberg et al. | Smart and precise alignment of optical systems | |
CN109239884B (en) | Positioning system and method for guide rail in zoom optical system | |
DE102014209379A1 (en) | Laser tracking interferometer | |
CN104570376B (en) | Multiple visual field sensor optical system coaxial alignment system and alignment method | |
CN112033302B (en) | Optical system installation and adjustment equipment capable of compensating in real time and installation and adjustment method thereof | |
Gillingham et al. | The performance of OzPoz: a multifiber positioner on the VLT | |
Hu et al. | New type of optical fiber positioning unit device for LAMOST | |
CN108050959B (en) | On-line detection system for metal multi-surface scanning prism processing | |
Huang et al. | Alignment turning system for precision lens cells | |
RU172779U1 (en) | Lens Centering Chuck | |
US2378401A (en) | Optical instrument and method of making same |