CN110657957B - 倾斜式柱面透镜偏心测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜式柱面透镜偏心测量仪，包括：水平设置的光管***、位于光管***前方的反射棱镜、位于反射棱镜上方的透镜工装台、位于透镜工装台上方的光学成像***，上述透镜工装台底部设置有多维调节台，上述光学成像***可滑动装配在直线导轨，上述透镜工装台斜向设置，由上述反射棱镜反射并且经过上述透镜工装台至上述光学成像***的光线A，与由光管***输出至上述反射棱镜的光线B，构成的夹角α在45°‑80°。本发明的有益效果在于，以倾斜式的结构构造，解决了多次定位柱面透镜容易偏位的问题，同时配置相关部件以确保仪器的精准性。

Description

倾斜式柱面透镜偏心测量仪

技术领域

本发明涉及一种测量仪，尤其是倾斜式柱面透镜偏心测量仪。

背景技术

目前，现有的检测柱面镜偏心的仪器不多，一般都是用千分表检测柱面镜四个角的高度来评价柱面镜偏心加工的好坏，这样检测的精度很低，如果四个角检测的水平高度不一致，会把人为的一些误差带入进去，造成误判，基于此情况，申请人在先申请了一种结构为立式的柱面镜偏心测量仪。

在先申请的公开号为CN207248491U，公开了一种立式柱面镜透射偏心检查仪，属于柱面镜偏心成像检测设备。该立式柱面镜透射偏心检查仪包括立式支架，立式支架下方配合设置光管***，光管***前端配合设置转向棱镜***，转向棱镜***上方依次配合设置XY二维移动平台和旋转平台，旋转平台上设有检测工装夹具，检测工装夹具上方配合设置光学成像***，光学成像***滑动配合立式支架上。本实用新型的立式柱面镜透射偏心检查仪结构简单，设计合理，操作方便，替代了传统的千分表测量方式，改用计算机数字图像处理技术，不但提高了测量精度和重复精度，还有效提高了工人的检测效率，对柱面镜的加工良品率也得到了有效的提升。这种检查仪就是较为典型的立式柱面透镜偏心测量仪，由于方形的柱面镜，需要找其中一条边作为基准，并且这条边需要重复定位准确，立式结构因为被测柱面透镜是水平放置的，没有一个侧向力夹紧，必然导致每次取放透镜，侧边都有可能会出现轻微位移，如果增加侧向力夹紧装置，势必会增加复杂性。若采用卧式的结构，则被测柱面透镜是垂直放置的，由于解决了侧边基准的问题，但是如果镜片侧边很单薄的情况下，被测柱面透镜将会无法立起来，并且还出现了圆形的柱面透镜，卧式的更无法解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种倾斜式柱面透镜偏心测量仪，以倾斜式的结构构造，解决了多次定位柱面透镜容易偏位的问题，同时配置相关部件以确保仪器的精准性。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种倾斜式柱面透镜偏心测量仪，包括：水平设置的光管***、位于光管***前方的反射棱镜、位于反射棱镜上方的透镜工装台、位于透镜工装台上方的光学成像***，上述透镜工装台底部设置有多维调节台，上述光学成像***可滑动装配在直线导轨，上述透镜工装台斜向设置，由上述反射棱镜反射并且经过上述透镜工装台至上述光学成像***的光线A，与由光管***输出至上述反射棱镜的光线B，构成的夹角α在45°-80°。

相比立柱式的测量仪，将反射棱镜的输出光线的方向设置为斜向，相对应透镜工装台斜向设置，使得待测量的倾斜式柱面透镜斜向放置在透镜工装台，解决了多次定位容易偏位的问题。

进一步地，上述直线导轨倾斜设置，其底部固定设置有导轨底座，上述导轨底座的顶面倾斜设置，上述光管***贯穿过上述导轨底座。

进一步地，设置有竖直的支撑架，上述支撑架的顶部具有倾斜的端面，上述直线导轨平贴在上述端面，设置有压紧板，其部分固定安装在上述支撑架的侧面，另一部分固定安装在上述直线导轨。

通过设置导轨底座、支撑架以及压紧板，使得直线导轨的斜向固定较为稳固，确保了光学成像***位置的稳定性。

进一步地，上述直线导轨装配有第一滑座，上述第一滑座固定有垂直于上述直线导轨的固定件，上述固定件固定安装上述光学成像***，上述固定件的下端面位于前部以及后部垂直设置有长度相同的测试杆，上述直线轨道装配有第二滑座并且位于上述第一滑座下方，上述第二滑座固定有垂直于上述直线导轨的测试板，上述测试板与两个上述测试杆相接触，并且上述测试板在两个接触点均设置有压力传感器。

由于直线导轨斜向设置，光学成像***的重心并不在第一滑座上，并且由于光学成像***具有一定重量，经过多次使用过后通过第一滑座调整光学成像***的位置即调整其焦距后，会出现第一滑座的上部略有抬起从而导致光学成像***位置发生错位的问题。而通过设置两个测试杆、测试板以及压力传感器，可通过两个压力传感器之间的数值差从而判断光学成像***是否错位。

进一步地，上述测试板的顶面的前部与后部均设置有插座，两个上述插座的位置与两个上述测试杆对应，并且两个上述插座与两个上述测试杆的底端形状匹配，两个上述压力传感器分别设置在两个上述插座内的中心位置。

进一步地，上述测试板的中部固定安装有垂直于测试板的连接杆，上述固定件下端面的中部设置有通孔，上述连接杆的顶端穿过上述通孔并与上述通孔之间具有盈余间隙，上述连接杆套设有回复弹簧，上述回复弹簧的两端分别固定连接在上述固定件的下端面以及上述测试板。

通过设置连接杆以及恢复弹簧使得测试板以及测试杆随光学成像***同步调整位置，连接杆与固定件的通孔具有盈余间隙使得测试板不会随光学***同样错位。

进一步地，上述直线导轨装配有第三滑座，上述第三滑座位于上述第一滑座的上方，上述第三滑座固定有连接架，上述连接架具有平行于上述直线轨道的连接部分，上述连接部分设置有螺纹孔，设置有垂直于连接部分的螺纹杆穿过螺纹孔，上述螺纹杆的一端固定有转轮，另一端固定有压块，上述压块紧压在上述第一滑座的上部。

当测试杆检测出光学成像***发生错位时，可通过旋转转轮将压块将第一滑座的上部压紧至直线导轨，从而纠正错位现象。

进一步地，上述第一滑座的上部设置有限位结构，上述压块位于上述限位结构内并且紧压在上述第一滑座。

设置限位结构的目的是为了使得第三滑座与第一滑座同步调整位置。

进一步地，上述光管***的前方设置有工装底座，上述工装底座内固定有反射棱镜座，上述反射棱镜安装在上述反射棱镜座，上述工装底座的顶面倾斜设置，上述多维调节台安装在上述工装底座的顶面。

进一步地，上述透镜工装台设置有基准靠边条、辅助托边条，上述透镜工装台的两侧分别设置有一列安装孔，上述基准靠边条、上述辅助托边条的两端均设置有对应安装孔的长槽，并且均可设置固紧件通过上述长槽与上述安装孔固定安装，上述基准靠边条的顶面固定安装有垫条。

可将柱面镜放置在透镜工装台靠放在基准靠边条，然后根据柱面镜的大小形状，调整辅助拖边条的位置并固定在透镜工装台。

本发明的有益效果：

以倾斜式的结构构造，解决了多次定位柱面透镜容易偏位的问题，同时配置相关部件以确保仪器的精准性，同时本申请的倾斜式柱面透镜偏心测量仪装配了可以检测光学成像***错位的部件，并且还装配了纠正错位的部件使得整体功能较为全面，而在透镜工装台设置基准靠边条、辅助托边条便于柱面镜的位置锁定。

附图说明

图1为倾斜式柱面透镜偏心测量仪的结构示意图；

图2为图1局部放大示意图；

图3为透镜工装台的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图3，本发明，一种倾斜式柱面透镜偏心测量仪，包括：底座1、光管***2、反射棱镜3、多维调节台4、透镜工装台5、直线导轨6、光学成像***7。光管***2水平设置，反射棱镜3设置在光管***2的前方，反射棱镜3由反射棱镜座31固定，在底座1固定有工装底座30，反射棱镜座31与反射棱镜3设置在工装底座30内，工装底座30的顶面倾斜设置，多维调节台4固定在工装底座30的顶面，透镜工装台5固定在多维调节台4，透镜工装台5倾斜设置。底座1固定有导轨底座61，导轨底座61的顶面倾斜设置，直线导轨6倾斜设置并且其底部固定在导轨底座61的顶面，光学成像***7可滑动装配在直线导轨6。光管***2水平穿过导轨底座61，底座1位于导轨底座61的后方固定设置有支撑架62，支撑架62竖直设置，上述支撑架62的顶部具有倾斜的端面，上述直线导轨6平贴在上述端面，设置有压紧板63，其部分固定安装在上述支撑架62的侧面，另一部分固定安装在上述直线导轨6。由上述反射棱镜3反射并且经过上述透镜工装台5至上述光学成像***7的光线A，与由光管***2输出至上述反射棱镜3的光线B，构成的夹角α在45°-80°，在本实施案例中夹角α为70°。

上述透镜工装台5设置有基准靠边条51、辅助托边条52，上述透镜工装台5的两侧分别设置有一列安装孔500，上述基准靠边条51、上述辅助托边条52的两端均设置有对应安装孔的长槽501，并且均可设置固紧件通过上述长槽501与上述安装孔500固定安装，上述基准靠边条51的顶面固定安装有垫条510。

可将柱面镜放置在透镜工装台靠放在基准靠边条，然后根据柱面镜的大小形状，调整辅助拖边条的位置并固定在透镜工装台。

相比立柱式的测量仪，将反射棱镜的输出光线的方向设置为斜向，相对应透镜工装台斜向设置，使得待测量的倾斜式柱面透镜斜向放置在透镜工装台，解决了多次定位容易偏位的问题。

对于光管***2、反射棱镜3、多维调节台4、直线导轨6、光学成像***7，其结构与申请人的在先申请CN207248491U相同，而光学成像***7在直线导轨6可滑动的设置也相同，在此不再累述。

直线导轨6在本申请中，通过设置导轨底座、支撑架以及压紧板，使得直线导轨的斜向固定较为稳固，确保了光学成像***位置的稳定性。

上述直线导轨6装配有第一滑座64，其结构与在先申请相同，并且第一滑座64在直线导轨6的滑动调整位置方式依赖于旋转手轮（图中未显示），此部分与在先申请也相同。

上述第一滑座64固定有垂直于上述直线导轨6的固定件65，上述固定件65固定安装上述光学成像***7，上述固定件65的下端面位于前部以及后部垂直设置有长度相同的测试杆66，上述直线轨道6装配有第二滑座71并且位于上述第一滑座64下方，上述第二滑座71固定有垂直于上述直线导轨6的测试板72，上述测试板72与两个上述测试杆66相接触，并且上述测试板72在两个接触点均设置有压力传感器73，两个压力传感器73连接至电脑。

由于直线导轨斜向设置，光学成像***的重心并不在第一滑座上，并且由于光学成像***具有一定重量，经过多次使用过后通过第一滑座调整光学成像***的位置即调整其焦距后，会出现第一滑座的上部略有抬起从而导致光学成像***位置发生错位的问题。而通过设置两个测试杆、测试板以及压力传感器，可通过两个压力传感器之间的数值差从而判断光学成像***是否错位。

上述测试板72的顶面的前部与后部均设置有插座74，两个上述插座74的位置与两个上述测试杆66对应，并且两个上述插座74与两个上述测试杆66的底端形状匹配，两个上述压力传感器73分别设置在两个上述插座74内的中心位置。

上述测试板72的中部固定安装有垂直于测试板72的连接杆75，上述固定件65下端面的中部设置有通孔650，上述连接杆75的顶端穿过上述通孔650并与上述通孔650之间具有盈余间隙，上述连接杆75套设有回复弹簧76，上述回复弹簧76的两端分别固定连接在上述固定件65的下端面以及上述测试板72。

通过设置连接杆以及恢复弹簧使得测试板以及测试杆随光学成像***同步调整位置，连接杆与固定件的通孔具有盈余间隙使得测试板不会随光学***同样错位。

上述直线导轨6装配有第三滑座81，上述第三滑座81位于上述第一滑座64的上方，上述第三滑座81固定有连接架82，上述连接架82具有平行于上述直线轨道6的连接部分820，上述连接部分820设置有螺纹孔，设置有垂直于连接部分820的螺纹杆83穿过螺纹孔，上述螺纹杆83的一端固定有转轮84，另一端固定有压块85，上述压块85紧压在上述第一滑座64的上部。

当测试杆检测出光学成像***发生错位时，可通过旋转转轮将压块将第一滑座的上部压紧至直线导轨，从而纠正错位现象。

进一步地，上述第一滑座64的上部设置有限位结构640，上述压块85位于上述限位结构640内并且紧压在上述第一滑座64。

设置限位结构的目的是为了使得第三滑座与第一滑座同步调整位置。

利用本申请的倾斜式柱面透镜偏心测量仪检测柱面镜的方法，与在先申请相同，包括以下步骤：

（1）检测被测柱面镜100平行母线方向（Y向）的偏心检测，将被测柱面镜100平放在透镜工装台5上，由基准靠边条51、辅助托边条52定位，光管***2出射的光线照射到转向反射棱镜3上，并通过转向反射棱镜3、多维调节台4、和透镜工装台5，出射到被测柱面镜上，经过光学成像***7成像到面阵CCD上，面阵CCD所成的图像通过计算机的图像处理，具体：将面阵CCD中读取的每一帧的图像放到内存里面，再扫描图像里每一行的像素，把每一行像素里面对比度数值信号提取出来，找出数值最高的点，然后把每一行最高的点连成一条直线，并定义XY坐标系，形成该定位边的直线方程a；

将被测柱面镜100旋转180度重新平放在透镜工装台5上，由基准靠边条51、辅助托边条52定位，经光学成像***7成像后，同样通过计算机图像处理，具体：将面阵CCD中读取的每一帧的图像放到内存里面，再扫描图像里每一行的像素，把每一行像素里面对比度数值信号提取出来，找出数值最高的点，然后把每一行最高的点连成一条直线，并定义XY坐标系，形成该定位边的直线方程b；

将两次的位置进行计算，计算公式为Y（两次位置之间的距离）=|b-a|，得出被测柱面镜100平行母线方向的线偏心值为Y/2，角偏心为arctan[(Y/2)/f（被测柱面镜焦距）]。

（2）检测被测柱面镜100垂直母线方向（X向）的偏心检测，将被测柱面镜100平放在透镜工装台5上，由基准靠边条51、辅助托边条52定位，光管***2出射的光线照射到转向反射棱镜3上，并通过转向反射棱镜3、多维调节台4和透镜工装台5，出射到被测柱面镜100上，经过被测柱面镜100汇聚，成像到焦点位置，焦点位置的像经过光学成像***7成像到面阵CCD上，同将面阵CCD所成的图像通过计算机图像处理，具体：将面阵CCD中读取的每一帧的图像放到内存里面，再扫描图像里每一行的像素，把每一行像素里面对比度数值信号提取出来，找出数值最高的点，然后把每一行最高的点连成一条直线，并定义XY坐标系，形成该定位边的直线方程c；

将被测柱面镜100旋转180度重新平放在透镜工装台5上，由基准靠边条51、辅助托边条52定位，经光学成像***7成像后，同样通过计算机图像处理，具体：将面阵CCD中读取的每一帧的图像放到内存里面，再扫描图像里每一行的像素，把每一行像素里面对比度数值信号提取出来，找出数值最高的点，然后把每一行最高的点连成一条直线，并定义XY坐标系，形成该定位边的直线方程d；

将两次的位置进行计算，公式为X（两次位置之间的距离）=|d-c|，得出被测柱面镜100垂直母线方向的线偏心值为X/2，角偏心为arctan[(X/2)/f（被测柱面镜焦距）]，计算方法和上述（1）相同。

（3）检测被测柱面镜100母线与边线的倾斜角， 将被测柱面镜100平放在透镜工装台5上，同样靠住透镜工装台5的一侧定位边，打开光学成像***7上的LED同轴照明***，通过光学成像***7获取被测柱面镜100的边缘侧边的图像，同样通过计算机图像处理，形成该边缘侧边的直线方程e；

通过光学成像***7找到被测柱面镜100的焦点图像，同样通过计算机图像处理，形成焦点的直线方程f；

将两次的位置进行计算，公式为γ（倾斜角）=arctan[（k2-k1）/(1+k1*k2)]，其中k1和k2是两条直线方程的斜率，得出被测柱面镜100母线与侧边的倾斜角角度值。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种倾斜式柱面透镜偏心测量仪，包括：水平设置的光管***、位于光管***前方的反射棱镜、位于反射棱镜上方的透镜工装台、位于透镜工装台上方的光学成像***，所述透镜工装台底部设置有多维调节台，所述光学成像***可滑动装配在直线导轨，其特征在于，所述透镜工装台斜向设置，由所述反射棱镜反射并且经过所述透镜工装台至所述光学成像***的光线A，与由光管***输出至所述反射棱镜的光线B，构成的夹角α在45°-80°，所述直线导轨装配有第一滑座，所述第一滑座固定有垂直于所述直线导轨的固定件，所述固定件固定安装所述光学成像***，所述固定件的下端面位于前部以及后部垂直设置有长度相同的测试杆，所述直线轨道装配有第二滑座并且位于所述第一滑座下方，所述第二滑座固定有垂直于所述直线导轨的测试板，所述测试板与两个所述测试杆相接触，并且所述测试板在两个接触点均设置有压力传感器。

2.根据权利要求1所述的倾斜式柱面透镜偏心测量仪，其特征在于，所述直线导轨倾斜设置，其底部固定设置有导轨底座，所述导轨底座的顶面倾斜设置，所述光管***贯穿过所述导轨底座。

3.根据权利要求2所述的倾斜式柱面透镜偏心测量仪，其特征在于，设置有竖直的支撑架，所述支撑架的顶部具有倾斜的端面，所述直线导轨平贴在所述端面，设置有压紧板，其部分固定安装在所述支撑架的侧面，另一部分固定安装在所述直线导轨。

4.根据权利要求1所述的倾斜式柱面透镜偏心测量仪，其特征在于，所述测试板的顶面的前部与后部均设置有插座，两个所述插座的位置与两个所述测试杆对应，并且两个所述插座与两个所述测试杆的底端形状匹配，两个所述压力传感器分别设置在两个所述插座内的中心位置。

5.根据权利要求1所述的倾斜式柱面透镜偏心测量仪，其特征在于，所述测试板的中部固定安装有垂直于测试板的连接杆，所述固定件下端面的中部设置有通孔，所述连接杆的顶端穿过所述通孔并与所述通孔之间具有盈余间隙，所述连接杆套设有回复弹簧，所述回复弹簧的两端分别固定连接在所述固定件的下端面以及所述测试板。

6.根据权利要求1所述的倾斜式柱面透镜偏心测量仪，其特征在于，所述直线导轨装配有第三滑座，所述第三滑座位于所述第一滑座的上方，所述第三滑座固定有连接架，所述连接架具有平行于所述直线轨道的连接部分，所述连接部分设置有螺纹孔，设置有垂直于连接部分的螺纹杆穿过螺纹孔，所述螺纹杆的一端固定有转轮，另一端固定有压块，所述压块紧压在所述第一滑座的上部。

7.根据权利要求6所述的倾斜式柱面透镜偏心测量仪，其特征在于，所述第一滑座的上部设置有限位结构，所述压块位于所述限位结构内并且紧压在所述第一滑座。

8.根据权利要求1所述的倾斜式柱面透镜偏心测量仪，其特征在于，所述光管***的前方设置有工装底座，所述工装底座内固定有反射棱镜座，所述反射棱镜安装在所述反射棱镜座，所述工装底座的顶面倾斜设置，所述多维调节台安装在所述工装底座的顶面。

9.根据权利要求1所述的倾斜式柱面透镜偏心测量仪，其特征在于，所述透镜工装台设置有基准靠边条、辅助托边条，所述透镜工装台的两侧分别设置有一列安装孔，所述基准靠边条、所述辅助托边条的两端均设置有对应安装孔的长槽，并且均可设置固紧件通过所述长槽与所述安装孔固定安装，所述基准靠边条的顶面固定安装有垫条。

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