T定心与装配工作台的工作原理

减少光学装调成本：超精密反射式激光定心的优点光学系统中透镜元件的定心和胶合所需要达到的目标，取决于最后的精度要求。预期的质量、效率、组件成本和资金投入，与所选择的装配方法的关系非常密切。LAS系统是一种利用激光反射的、非接触式的主动光学偏心定位和角度测量的仪器，主要应用于调整多镜头元件的光学系统（如望远镜，显微镜，或光刻步进系统等）。LAS的光学模块提供了一种很方便的方法，可以非常简单地测量球面、非球面、抛物面、柱面，以及镀膜或没镀膜的元件的TIR值，对这些元件的曲率半径的要求范围从2mm到无穷远。基于透射和反射式的定心：大多数的光学实验室，对采用平行光管的透射式定心工具比较熟悉，但这种方法有很大的局限性。首先，这种测量不适用于非球面、柱面和抛物面的镜头，然而主动激光反射定心系统可以应用于任何光学表面。其次，基于平行光管的对准仪需要随测量对象的变换经常改变物镜，使得测量成本高昂。标准的平行光管使用低强度的白光光源，在大部分增透膜表面的反射率很低，特别是V型膜；虽然可以通过安装高能量的卤素灯来改善这种情况，但这样就会产生很高的热量，大大缩短使用寿命。基于平行光管的系统，其主机相对比较便宜，但是需要昂贵的配件和高额的维护费用。一旦自准直仪应用于特殊的工作，其花费将非常高并且取得的效果也不尽人意。专业人士认为，激光反射与主动定心理论相结合的方法是透镜组定心装配最精确的方法。主动定心准直的优点：超精密级的主动定心准直，以元件的球面和旋转对称面为参考基准，从而使其半径或曲率轴线与一个机械轴或公共轴重合，精度达到0.2-10umTIR。精度级的商业装配技术,通常依赖于元件的安装直径，并对镜头元件和机械硬件的尺寸要求非常苛刻，使得成本非常昂贵。即使在精密加工的条件下，由于玻璃与金属的热膨胀系数不同，以及配合尺寸误差等因素，其定心精度与主动定心调整无法比拟，误差通常范围在10-25mmTIR或者更大。不同等级的光学系统的TIR公差靠直径的装配，需要在玻璃元件的外径和金属外壳的内径之间留一个缝隙。这个缝隙可以使元件自由移动。这个缝隙很容易等于或大于10mm，并导致在2个光学镜面间的楔角达到10mm或更大（TIR）。主动准直和装调可以允许元件间不规则的间隙，这样元件间的任意楔角都可以等同于元件的外径误差，而与表面无关。主动和被动准直的比较主动准直（表面装配）被动准直（直径装配）低成本的光学和机械部件，通过以下方式装配：1.元件的尺寸允差更大。2.更高的装配合格率使得成本降低。高昂的光学和机械部件，由于以下原因：1.元件尺寸的允差很小。2.低的性价比和低投入产出比。更高的光学准直精度:主动调整是唯一的可以不断满足最精密和超精密系统的公差要求的方法。低的光学准直精度：对大多数精密和超精密光学系统，被动的安装技术无法满足要求的公差。光学组件对环境条件如温度变化和机械振动不敏感，使得在高精密和超精密的调整中广泛应用：1.医用光学；2.军用光学；3.机载与航天光学。光学组件对温度变化以及机械振动非常敏感。装配过程中直高精度对准的控制：在装配过程中几乎没有对元件进行准直：在装配过程中，技术人员很少或根本无法进行在装配过程中，光学系统准直精度一直处于可控制状态下。光学系统的准直。OAT的激光反射定心装配方法主动定心准直与激光反射相结合的方式，提供了最佳的超精密准直技术。激光反射式定心仪工作时，元件的下表面曲面被支撑在镜头座上，一束测量激光在透镜元件的上表面反射（通过对底部曲面的定心准直，也可以通过反射激光光束加以验证）。业内专家一致认为，激光反射方法是衡量和调整光学元件的最准确的方法。OAT研发这种基于激光反射原理的光学定心准直系统LAS，来满足客户最为苛刻的装配需求。OAT的LAS系统为应对各种生产高精密夜视装备用户的需求，2009年，OAT扩展了光学定心与准直系统的波长范围到中红外、远红外（MWIR/LWIR）。OAT的LAS的模块化设计，允许有不同的配置，可以有效适用于不同的光学系统制造。用户可以选择4个波长（532nm，633nm，中波红外，远红外），5种不同的空气轴承直径（标准直径100---300mm），每种空气轴承都配有可调X-Y和倾斜的平台；立柱可以高达900mm；运动部件配以线性或旋转角编码器，提供马达驱动或手动选项；整个系统置于振动阻尼工作台上。LAS工作台也可配合镜头真空操作工具（RotoWandTM）来检查或组装1mm到150mm直径的透镜。在选择定心仪附件中常见的误区：如果生产时间是至关重要的，马达驱动的线性运动和编码器是非常有用的。通过运用CalcuLens软件，LAS的伺服控制的主动线性编码器，非常有助于建立并记录每个透镜表面的Z轴位置。编码器提高了重复性并减少了生产周期的时间。这些都是有效的精密准直的配件。空气轴承的旋转可以利用手动有效控制。如果需要的话，可以用一个旋转编码器来建立基准点，但这不是必需的。另外，台式机器手能够用于辅助点胶、校准位置等；还有其它一些用于装配的辅助工具。对于精密光学装调来说，这些工具成本不菲，且实际上不是必需的。这些工具并不是精密光学系统准直所必须的花费，而且这个过程需要不断的监控，并非一定有利于精确对准。OAT准直软件Calculens：准直系统的软件是整个系统的重要组成部分。LAS的用户可以通过集成在系统中的应用软件Calculens，便捷地进行对准、粘接和固定。软件应用很简便、实用、可靠。Calculens2.1版本软件推出了自动定心检测和容差范围区域的标记，可以提高运行速度来和TIR的测量重复性。用户可以将ZEMAX软件的数据导入Calculens。CalcuLens可以对任何镜片表面（包括镀膜或未镀膜的柱面、非球面和抛物面透镜），提供非接触式、即时的亚微米级的测量。系统测量的曲率半径范围可以从+/-2mm到无穷远。CalcuLens可以使装配人员在装配的任何时间，下载和发送装调数据给设计或工程人员。它配备了可以定制的折射率数据库、英制米制与ISO/DIN的转换，并可根据需要生成QA报告。ConversionfromLineartoAngularTIR(per100mm)Linear(mm)Linear(μm)Angular0.00050.51.031arcsec.0.0011.02.062arcsec.0.0022.04.125arcsec.0.0055.010.313arcsec.OAT是光学准直与装配领域的的技术领先的生产厂家，特别服务于超精密光学系统的制造。OAT提供了优质的产品和服务，并可以在装配、对准、检测、清洁和精密光学元件方面提供很大的帮助。OAT还提供高品质、高精度的紫外和红外波段的准直装配服务。OAT在以下方面如装配包含双片、三片和四片的系统,航天和机载光学系统，望远镜以及视觉应用，紫外到红外波段的显微物镜，夜视系统等方面有广泛的应用。体验新版博客分享到搜狐微博上一篇：OptiLayer中国讲习班2010年9月同济大学下一篇：激光定心与装配工作台的工作原理T定心与装配工作台的工作原理——用LAS进行多元件镜头组装概述激光定心和装配台（LAS），用于精密与超精密镜头组的装配，以提高装配和检测精度。LAS可以将多元件系统的装配、测量、检测等过程紧密地联系在一起。在装配过程中，操作者可以获得光学对准信息的反馈，用标准光学测量模块可以测到的最小倾斜值达到2弧秒，中心定位的精度可以达到小于0.5mm。更高的精度可以定制。图1LAS系统示意图工作原理LAS的结构大致分成两部分，光学模块和回转样品台。光学模块包括光源和探测器。LAS采用激光作探测源，激光器的波长可以根据被测对象，选择可见或红外光。激光通过固定焦距的镜头，入射到被测镜头的上表面或下表面，由镜头表面反射回来的光聚焦在探测器，形成测量反馈光斑。回转样品台的基座是一个空气轴承转台，具有可调倾斜的自对心夹具，可以调整被测的透镜，使其外壳机械轴与测量光束共轴。光学模块发出一束聚焦的激光光束，这束光束与空气轴承的旋转轴是精确对心的。图2激光反射旋转图解图3对一凸面镜普通光束和共焦反射光束示意光学模块发出了一束聚焦的光束由测量样品表面反射后，成像在CCD靶面上。如果被测表面恰好在中心，反射的光束在观察界面产生一个在中心固定不改变位置的光斑。若测量的表面不在理想的中心，反射光束的光轴会和理想的中心轴线间产生一个夹角，在观察界面上的反射光斑就会偏离中心位置。旋转空气轴承，这个偏心的光斑就会围绕着CCD的中心旋转。在观察界面看到的反射光斑轨道半径，与样品的倾斜程度成比例，而与它的曲率半径没有关系。聚焦光束将从被测镜面反射回CCD后完成测量。由于激光光束是聚焦的，反射光束可以任意选择共焦光束或普通光束。图3是普通光束和共焦光束反射的示意图。通过利用任意一种反射光束，LAS可以测量的镜片的曲率范围可以从±2mm到无穷大。在CCD接收到反射光束行成的圆形路径之后，通过Calculens软件进行测量这一圆形的直径，并进行中心位置的测量和计算，然后将数据反馈给操作者图4Calculens软件的反射光束测量界面通过图像采集卡将图像输入到计算机，通过软件可以对各个透镜和整个系统的镜头组装自动完成测量，并计算后将数据存储。LAS系统可以通过空气轴承的旋转来测量一组镜子的光轴的偏差。在空气轴承安装了可以调心和倾斜俯仰的装置，用来帮助将空气轴承的旋转轴与镜头的机械轴对准。一旦将镜头外壳对准，便只需要将各个镜片放置在外壳中，然后用LAS进行各个透镜的定心。图5机械外壳的光轴对心过程操作过程LAS系统非常容易上手，任何人都可以再几个小时内学会使用LAS进行光学定心测量。一般操作过程如下：1.借助于机械或电子量仪（如千分表、杠杆表等），将透镜筒对准调好。这个过程是建立一个机械的参考，使镜筒的机械轴与空气轴承的旋转轴重合。2.当第一次装配镜头时，每次装配一个元件，并用LAS对每个表面的成像高度进行记录。这将有助于在装配中找到正确像点。3.清洁透镜并在其装配位置的圆周的3等分处，每隔120度涂上环氧胶合剂。装配第一个透镜。4.调整光学模块到准确的高度，并使得显示器中的反射像聚焦。5.转动空气轴承平台，观察显示器上的像点。移动透镜使得像点稳定。等待一段时间直至环氧胶合剂凝固。用固定环将透镜固定。6.对其他的元件也重复以上过程。