CN111077627A - 一种微小透镜快速定心胶合装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微小透镜快速定心胶合装置及方法，涉及微小光学透镜定心加工技术领域，微小透镜快速定心胶合装置及方法采用反射式定心仪定心原理，在内调焦自准直定心仪的基础上，增加显微整形物镜，可将光源的球心反射像点整形至φ0.05mm以下，以便于形成可供观察的球心反射像，解决了目前定心仪无法用于微小透镜定心胶合的问题，有效的提高了微小透镜的定心胶合精度，保证了微型光学***的成像质量，并针对微小透镜的特点设置快速调校机构，可以有效提高调校效率和调校质量。
Description
技术领域
本发明涉及微小光学透镜定心加工技术领域，特别是涉及一种微小透镜快速定心胶合装置及方法。
背景技术
随着***机、医用内窥镜、微型显微镜等微型光学成像产品市场需求的不断增长，对微型光学成像***的微小性和高清性提出了越来越高的要求。同时，由于微型光学成像产品体积较小，结构紧凑，难以靠调校来满足***的要求，基本上均是依靠零件的加工精准度来保证，这就对微小光学透镜的加工技术提出了更高的要求。
为了保证光学***具有良好的成像质量，通常需要将两个或两个以上的光学透镜胶合在一起，此时各个透镜的光轴若不重合，则会产生中心偏差，造成胶合透镜的像质变差，影响光学***的成像质量，因此光学透镜胶合时通常需要定心校正。
目前透镜的胶合在实际生产加工中主要采用机械定心胶合和定心仪定心胶合两种方法。机械定心胶合的优点是成本低，操作简便，定心速度快，效率高，但其存在精度低、一致性差和偏心量不可校正的缺点，在高精度产品加工中很少被采用。定心仪定心胶合虽然存在成本高、操作复杂和定心速度慢等缺点，但其具有中心偏差可测、可调校，调控定心精度高的优点，是加工高精度产品的首选定心胶合方法。
定心仪定心胶合，有透射式和反射式两种定心方式，其原理是通过内调焦定心仪分别观察光源通过透镜的焦点透射像或球心反射像来确定其偏心情况，再根据情况进行相应的调校定心。
在对直径φ3mm以下，特别是直径φ1mm以下的微小透镜进行定心胶合时，现有的定心仪无论透射式还是反射式的，均存在光源点较大，无法形成焦点透射像或球心反射像的问题，不能完成微小透镜的定心；另外，因为透镜过于细微，现有的调校方式均不太适合，调校速度较慢；再有，对于中心偏差精度高的透镜胶合，对透镜外径的一致性要求较高，提高了透镜单件加工的难度。
发明内容
本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种微小透镜快速定心胶合装置及方法，为解决上述微小透镜加工中的问题，实现微小光学透镜的高精度快速定心胶合。
本发明采用反射式定心仪定心原理，在内调焦自准直定心仪的基础上，增加显微整形物镜，可将光源的球心反射像点整形至φ0.05mm以下，以便于形成可供观察的球心反射像；设置快速装卡机构便于快速更换待胶合件；设置快速调校机构便于提高调校效率和调校质量；设置工件回转机构便于判断透镜光轴是否与基准轴重合；内调焦自准直定心仪采用数字式的，通过摄像机将定心仪影像转换成数字信号，并通过同轴线缆传输到交互式显示控制***的嵌入式工控计算机里，然后在工控机的屏幕上显示，根据情况放大或缩小影像，便于观察透镜定心情况。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种微小透镜快速定心胶合装置，包括工件回转机构、快速装卡机构、内调焦自准直定心仪、定心仪基座、快速调校机构和交互式显示控制***；所述工件回转机构的回转轴是本发明定心胶合装置的基准，处于基板的中心；所述快速装卡机构装在所述工件回转机构上，且此二者中心轴线重合；所述定心仪基座和所述快速调校机构均座在所述基板上，并处于所述工件回转机构的周围，且互成90°角；所述快速调校机构上的顶杆的中心轴线与所述工件回转机构的回转轴线垂直且相交；所述内调焦自准直定心仪处于所述定心仪基座的滑台上，且处于所述工件回转机构的正上方，同时所述内调焦自准直定心仪中心轴线与所述工件回转机构的回转轴线重合；所述内调焦自准直定心仪上的摄像机通过同轴线缆与交互式显示控制***相连。
优选地，所述工件回转机构包括精密回转主轴和连接法兰轴，所述连接法兰轴安装在所述精密回转主轴上方。
优选地，所述快速装卡机构包括定心卡头、锁紧螺母和透镜基准轴，所述定心卡头装在所述连接法兰轴里，所述透镜基准轴装到所述定心卡头里，并通过所述锁紧螺母进行固定卡紧。
优选地，所述内调焦自准直定心仪包括定心仪基体、光源、摄像机和显微整形物镜，所述光源和所述显微整形物镜与所述定心仪基体的中心轴线重合，并分别处以所述定心仪基体的上下两端，所述摄像机的中心轴线与所述定心仪基体中心轴线垂直且相交。
优选地，所述定心仪基座包括主体、滑台、导轨副、丝杠、手轮。
优选地，所述快速调校机构包括垫板、精密升降台、快速滑台、千分尺测微头和顶杆。
优选地，所述顶杆用于校正透镜的偏心，其与透镜接触端开有圆弧豁口，圆弧的半径需略大于待校正透镜的半径。
优选地，所述交互式显示控制***包括嵌入式工控计算机及其附属支撑、线缆、电源等硬件和控制软件。
一种微小透镜快速定心胶合方法采用的技术方案如下：
步骤1，根据待胶合透镜的直径，选择合适的顶杆和透镜基准轴，并分别装到快速调校机构和快速装卡机构里；
步骤2，打开电源，接通内调焦自准直定心仪上的光源和摄像机，以及交互式显示控制***；
步骤3，将第一块待胶合透镜放到透镜基准轴上，调整显微整形物镜或基座上滑台的位置，直至通过交互式显示控制***观察到光源清晰的球心反射像；
步骤4，在第一块待胶合透镜与透镜基准轴之间涂适量光敏水解胶，再将第一块待胶合透镜放到透镜基准轴上；
步骤5，旋转精密回转主轴，通过交互式显示控制***观察光源的球心反射像的变化情况，通过快速调校机构的顶杆调整透镜的位置，直至光源的球心反射像不随精密回转主轴的转动而转动，或者其在一定公差范围内转动，则完成了透镜的定心；
步骤6，用UV灯照射透镜，使光敏水解胶固化粘牢透镜；
步骤7，重复步骤3～6，将第二块待胶合透镜粘接到第一块透镜上，以此类推可以完成多个透镜的胶合，注意，透镜间须用光敏结构胶粘接。
本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：
1、本发明的一种微小透镜快速定心胶合装置及方法，解决了目前定心仪无法用于微小透镜定心胶合的问题，有效的提高了微小透镜的定心胶合精度，保证了微型光学***的成像质量。
2、本发明的一种微小透镜快速定心胶合装置及方法，针对微小透镜的特点设置的快速调校机构，可以有效提高调校效率和调校质量，适合生产现场应用。
3、本发明的一种微小透镜快速定心胶合装置及方法，完成的胶合透镜与透镜基准轴连在一起，其下一步工序是将基准轴装到磨边机上磨胶合透镜组的外圆，因此胶合时不需考虑透镜间的外圆错位问题，对单个透镜的外圆要求也不高，降低了单个透镜的加工难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种微小透镜快速定心胶合装置***示意图；
图2为本发明工件回转机构结构示意图；
图3为本发明快速装卡机构结构示意图；
图4为本发明内调焦自准直定心仪结构示意图；
图5为本发明定心仪基座结构示意图；
图6为本发明快速调校机构结构示意图；
图7为本发明快速调校机构顶杆结构示意图；
图8为本发明定心仪、回转轴和调校机构位置示意图；
图9为本发明定心胶合加工示意图；
图10为本发明一种微小透镜快速定心胶合方法的流程图。
附图标记说明：1、工件回转机构；2、快速装卡机构；3、内调焦自准直定心仪；4、定心仪基座；5、快速调校机构；6、交互式显示控制***；7、基板；8、精密回转主轴；9、连接法兰轴；10、定心卡头；11、锁紧螺母；12、透镜基准轴；13、定心仪基体；14、光源；15、摄像机；16、显微整形物镜； 17、主体；18、滑台；19、导轨副；20、丝杠；21、手轮；22、垫板；23、精密升降台；24、快速滑台；25、千分尺测微头；26、顶杆；27、透镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种微小透镜快速定心胶合装置及方法，解决了目前定心仪无法用于微小透镜定心胶合的问题，有效的提高了微小透镜的定心胶合精度，保证了微型光学***的成像质量，并针对微小透镜的特点设置快速调校机构，可以有效提高调校效率和调校质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、8所示，本发明提供一种微小透镜快速定心胶合装置，包括工件回转机构1、快速装卡机构2、内调焦自准直定心仪3、定心仪基座4、快速调校机构5和交互式显示控制***6；工件回转机构1的回转轴是本发明定心胶合装置的基准，处于基板7的中心；快速装卡机构2装在工件回转机构1上，且此二者中心轴线重合；定心仪基座4和快速调校机构5均座在基板7上，并处于工件回转机构1的周围，且互成90°角；快速调校机构5上的顶杆26的中心轴线与工件回转机构1的回转轴线垂直且相交；内调焦自准直定心仪3处于定心仪基座4的滑台18上，且处于工件回转机构1的正上方，同时内调焦自准直定心仪3中心轴线与工件回转机构1的回转轴线重合；内调焦自准直定心仪3上的摄像机15通过同轴线缆与交互式显示控制***6相连。
如图2所示，工件回转机构1包括精密回转主轴8和连接法兰轴9，连接法兰轴9安装在精密回转主轴8上方。
如图3所示，快速装卡机构2包括定心卡头10、锁紧螺母11和透镜基准轴12，定心卡头10装在连接法兰轴9里，透镜基准轴12装到定心卡头10里，并通过锁紧螺母11进行固定卡紧。
如图4所示，内调焦自准直定心仪3包括定心仪基体13、光源14、摄像机15和显微整形物镜16，光源14和显微整形物镜16与定心仪基体13的中心轴线重合，并分别处以定心仪基体13的上下两端，摄像机15的中心轴线与定心仪基体13中心轴线垂直且相交。
如图5所示，定心仪基座4包括主体17、滑台18、导轨副19、丝杠20、手轮21。
如图6所示，快速调校机构5包括垫板22、精密升降台23、快速滑台24、千分尺测微头25和顶杆26。
如图7所示，顶杆26与透镜27接触端开有圆弧豁口，圆弧的半径需略大于待校正透镜27的半径。
交互式显示控制***6包括嵌入式工控计算机及其附属支撑、线缆、电源等硬件和控制软件（图中未示）。
如图9、10所示，本发明还提供了一种微小透镜快速定心胶合方法，结合本发明的工作过程作进一步详细的说明：
步骤1，根据待胶合透镜27的直径，选择合适的顶杆26和透镜基准轴12，并分别装到快速调校机构5和快速装卡机构2里；
步骤2，打开电源，接通内调焦自准直定心仪3上的光源14和摄像机15，以及交互式显示控制***6；
步骤3，将第一块待胶合透镜27放到透镜基准轴12上，调整显微整形物镜16或基座上滑台18的位置，直至通过交互式显示控制***6观察到光源14清晰的球心反射像；
步骤4，在第一块待胶合透镜27与透镜基准轴12之间涂适量光敏水解胶，再将第一块待胶合透镜27放到透镜基准轴12上；
步骤5，旋转精密回转主轴8，通过交互式显示控制***6观察光源14的球心反射像的变化情况，通过快速调校机构5的顶杆26调整透镜27的位置，直至光源14的球心反射像不随精密回转主轴8的转动而转动，或者其在一定公差范围内转动，则完成了透镜的定心；
步骤6，用UV灯照射透镜27，使光敏水解胶固化粘牢透镜27；
步骤7，重复步骤3～6，将第二块待胶合透镜粘接到第一块透镜上，以此类推可以完成多个透镜的胶合，注意，透镜间须用光敏结构胶粘接。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种微小透镜快速定心胶合装置，其特征在于，包括工件回转机构、快速装卡机构、内调焦自准直定心仪、定心仪基座、快速调校机构和交互式显示控制***；所述工件回转机构的回转轴是本发明定心胶合装置的基准，处于基板的中心；所述快速装卡机构装在所述工件回转机构上，且此二者中心轴线重合；所述定心仪基座和所述快速调校机构均座在所述基板上，并处于所述工件回转机构的周围，且互成90°角；所述快速调校机构上的顶杆的中心轴线与所述工件回转机构的回转轴线垂直且相交；所述内调焦自准直定心仪处于所述定心仪基座的滑台上，且处于所述工件回转机构的正上方，同时所述内调焦自准直定心仪中心轴线与所述工件回转机构的回转轴线重合；所述内调焦自准直定心仪上的摄像机通过同轴线缆与交互式显示控制***相连。
2.根据权利要求1所述的一种微小透镜快速定心胶合装置，其特征在于，所述工件回转机构包括精密回转主轴和连接法兰轴，所述连接法兰轴安装在所述精密回转主轴上方。
3.根据权利要求1所述的一种微小透镜快速定心胶合装置，其特征在于，所述快速装卡机构包括定心卡头、锁紧螺母和透镜基准轴，所述定心卡头装在所述连接法兰轴里，所述透镜基准轴装到所述定心卡头里，并通过所述锁紧螺母进行固定卡紧。
4.根据权利要求1所述的一种微小透镜快速定心胶合装置，其特征在于，所述内调焦自准直定心仪包括定心仪基体、光源、摄像机和显微整形物镜，所述光源和所述显微整形物镜与所述定心仪基体的中心轴线重合，并分别处以所述定心仪基体的上下两端，所述摄像机的中心轴线与所述定心仪基体中心轴线垂直且相交。
5.根据权利要求1所述的一种微小透镜快速定心胶合装置，其特征在于，所述定心仪基座包括主体、滑台、导轨副、丝杠、手轮。
6.根据权利要求1所述的一种微小透镜快速定心胶合装置，其特征在于，所述快速调校机构包括垫板、精密升降台、快速滑台、千分尺测微头和顶杆。
7.根据权利要求6所述的一种微小透镜快速定心胶合装置，其特征在于，所述顶杆用于校正透镜的偏心，其与透镜接触端开有圆弧豁口，圆弧的半径需略大于待校正透镜的半径。
8.根据权利要求1所述的一种微小透镜快速定心胶合装置，其特征在于，所述交互式显示控制***包括嵌入式工控计算机及其附属支撑、线缆、电源等硬件和控制软件。
9.根据权利要求1所述的一种微小透镜快速定心胶合装置的定心胶合方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据待胶合透镜的直径，选择合适的顶杆和透镜基准轴，并分别装到快速调校机构和快速装卡机构里；
步骤2，打开电源，接通内调焦自准直定心仪上的光源和摄像机，以及交互式显示控制***；
步骤3，将第一块待胶合透镜放到透镜基准轴上，调整显微整形物镜或基座上滑台的位置，直至通过交互式显示控制***观察到光源清晰的球心反射像；
步骤4，在第一块待胶合透镜与透镜基准轴之间涂适量光敏水解胶，再将第一块待胶合透镜放到透镜基准轴上；
步骤5，旋转精密回转主轴，通过交互式显示控制***观察光源的球心反射像的变化情况，通过快速调校机构的顶杆调整透镜的位置，直至光源的球心反射像不随精密回转主轴的转动而转动，或者其在一定公差范围内转动，则完成了透镜的定心；
步骤6，用UV灯照射透镜，使光敏水解胶固化粘牢透镜；
步骤7，重复步骤3～6，将第二块待胶合透镜粘接到第一块透镜上，以此类推可以完成多个透镜的胶合，注意，透镜间须用光敏结构胶粘接。
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