《光学工艺与测量》PPT课件

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1、光学工艺与测量第十一章透镜的定心和磨边定心磨边的目的：将光轴与其基准轴不重合的情况进行校正，从而满足透镜零件装配的需要。定心：通过光学或机械的方法寻找并确定透镜光轴与基准轴重合的位置，即透镜光学表面定心顶点处的法线与基准轴(机床的回转轴)重合的位置。磨边：透镜定心后加紧，用砂轮或金刚石磨轮磨削透镜的外圆，以获得满足图纸上要求直径的透镜，透镜的定心方法：光学定心和机械定心第1节透镜中心误差的表述及相互关系一、透镜中心误差的表述它是指光学表面定心顶点处得法线对基准轴的偏离量。定心顶点是光学表面与基准轴的交点。透

2、镜中心误差用光学表面定心顶点处的法线与基准轴的夹角来度量。面倾角x：光学表面定心顶点处的法线与基准轴的夹角。偏心差c/mm：透镜几何轴与光轴在透镜中心处的偏离量；对于薄透镜就是透镜几何中心对光心的偏离量。球心偏a/mm：透镜光学表面的曲率中心对基准轴的偏离量。边厚差Δt：透镜边缘厚度的差值。二、透镜中心误差各种表述之间的关系1.偏心差与边厚差之间的关系2.面倾角与球心偏之间的关系3.面倾角与偏心差之间的关系4.偏心差与球心差之间的关系第2节光学法定心一、表面反射像定心法双凹透镜的定心原理示意图定心时，将一光

3、源放在透镜的前上方A处，转动接头，根据非粘结面的光源反射像的跳动来移动透镜，使其光轴与夹头轴线重合。当像转到上面，则将透镜沿着夹头端面向下移动，像转到下面，则反之，直至像不移动或在允许范围内，即完成定心。AA’表面反射像定心这种定心是用肉眼直接观察像的跳动，与表示中心误差的各参量之间没有直接的关系，但是它的大小反映出透镜中心误差的大小。这种定心方法精度不高，一般为0.05mm左右。但所需的设备简单，操作方便，适用于单件或小批量生产。二、球心自准反射像法1.定心原理球心自准反射像法定心原理如图11-3所示。从

4、十字分划A发出的光线，由垂直放大率为β的光学系统对透镜的表面曲率中心成像，经被检面球心反射回来的十字像位于分划板上A’处。如果透镜的球心偏为c，转动透镜，十字像A’亦随之跳动，像的跳动量为4cβ。若分划板的分划值为b，则允许像A‘的跳动格数为m=4cβ/bAA’被定心透镜自准显微镜的物镜部分分划板如果像的跳动格数超过了这个范围，必须移动透镜，直至十字像不跳动或在允许的范围内跳动。定心时，首先必须找出透镜的校正点。对于透镜非粘结面，其校正点就是它的曲率中心，而粘结面的校正点位置可用近轴球面折射公式计算。然后根

5、据校正点到透镜非粘结面的距离，选择合适的物镜。选择的原则是：当物镜的物方焦点置于校正点上时，物镜与透镜非粘结面的距离x不小于10mm，以便于操作。该方法具有较高的定心精度，主要用于小直径、小曲率半径的透镜定心。三、光学电视定心如果把透镜球心成像到一个可视化的显示屏上，就是所谓的光学电视定心法。假设电视摄像管的分辨率为N（lp/mm），光学系统的垂轴分辨率为β，则通过电视系统观察透镜球心像的定心精度P为：P=1/(4Nβ)该方法的特点：精度高、速度快、减轻了人眼疲劳。四、透射像定心法它是通过观察透镜的透射像与

6、几何轴的偏离来定心的。将透镜胶在接头上，接头的端面严格垂直于机床主轴，即几何轴。定心时，转动透镜，则通过透镜透射过来的十字分划像有跳动，其跳动量表示透镜像方焦点对基准轴的偏离量，反映出透镜几何轴与光轴在透镜光心处的偏离量。透镜的偏心差c：c=bn/2βn：跳动格数b:分划板实际格值五、激光定心法激光定心仪由三部分组成，即可调焦的激光器、二维的位置传感器、电子处理和显示部分。其测量原理：从激光发出的光经可调焦的光学系统通过定心透镜，在透镜后用带可调千分尺的光电晶体转换器接收光点像，然后将光点像显示在显示器上。

7、透镜是夹在两个空心夹具之间的，激光可以通过，而且是通过透镜的中心。通过转动透镜可以从光点在感光片上的移动确定偏心差是多少。特点：操作简单、速度快、精度高。第3节机械法定心一、定心原理机械法定心是将透镜放在一对同轴精度高、端面精确垂直于轴线的接头之间，利用弹簧压力夹紧透镜，根据力的平衡来实现定心。其中一个接头可以转动，另一个既能转动又能沿轴向移动。当透镜光轴与机床主轴尚未重合时，如图11-9所示，假设接头与透镜在A点接触，则接头施加给透镜压力N，方向垂直于透镜表面。压力N可分解为垂直于接头端面的夹紧力F和垂直

8、于轴线的定心力P。定心力P将克服透镜与接头之间的摩擦力，使透镜沿垂直于轴线方向移动，夹紧力F将推动透镜沿轴线方向移动。当透镜光轴重合时，定心力就达到平衡，即完成定心。二、定心系数光学镜片在定心之前，可计算定心系统K值来判断加工的难易度，作为设计工艺与夹具的参考。定心精度除与机床、接头精度有关外，与透镜和接头之间的摩擦系数、透镜的曲率半径和接头直径有关。摩擦系数越小，定心精度越高。在接头直径不变时，透镜的曲率半径越