Устройство для центрирования линз

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Цель изобретения - повышение точности центрирования и расширение диапазона радиусов центрируемых линз путем усреднения результатов измерения центров кривиэ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (SD 4 G 01 В 21/ОО

Г

В.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р1 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (2!) 4149840/24-28 (22) 19.11.8á (46) 30.01.89.Бил. Ф 4 (72) И.Н.Власенко, 10.Ф.Лящук, В.Ю.Мощеников, Л.И.Счастная и К.МЛ!естаков (53) 531.7.7 17 (088.8) (5б) Авторское свидетельство СССР

У 972293, кл.с О1 М 11/00,1978.

„.SU„„1455235 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ

ЛИНЗ (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению. Цель изобретения — повышение точности центрирования и расширение диапазона радиусов центрируемых линз путем усреднения результатов измерения центров кривиз1455235.ны поверхностей линз, обеспечению стабильности траектории движения шпинделя, а также за счет координатной привязки центров кривизны к базовым элементам шпинделя, Автоколлимационный микроскоп 5 с однокоординатной позиционной регистрирующей системой 6 перемещается на основании 14 до захвата точки первой по-: верхности опорной линзы 4, шпиндель

2 приводится во вращение. Сигналы с позиционной регистрирующей системы

6 поступают на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 17, который тактируется импульсом с управляемого делителя 15 частоты. На счетньп1 вход управляемого делителя 15 частоты поступают импульсы с фотоэлектрической системы датчика 12 угла поворота шпинделя 2. МикроЭВМ 19 по прерываИзобретение относится к оптическому приборостроению, предназначено для центрирования линз и может быть использовано в производстве оптичес5 ких деталей и узлов, а также при сборке оптических систем.

Цель изобретения — повьппение точности центрирования и расширение номенклатуры центрируемых линз путем усреднения результатов измерения центров кривизны поверхностей линз и обеспечения, стабильности траектории движения шпинделя, а также эа счет координатной привязки центров кривизны поверхностей линз к базовым элементам шпинделя.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит патрон 1, установленный на шпинделе 2, вмонтированну в узел 3 смещения опорную линзу 4, автоколлиматорный микроскоп 5 с позиционно-регистрирующей системой 6 и проекционным объективом 7, 25 строящим иэображение светящейся марки последовательно в автоколлимационные точки поверхностей опорной линзы

4 и центрируемой линзы 8. Оправа центрируемой линзы 8 базируется со-. 30 осно оптической оси опорной линзы 4 ниям по импульсам с управляемого делителя 15 частоты и импульсу "Начало отсчета" с фотоэлектрической системы снимает показания АЦП 17, после накопления результатов за задаваемое число оборотов микроЭВМ 19 вычисляет координаты вектора децентрировки в системе координат шпинделя

2. Далее автоколлимационный микроскоп 5 перемещается до захвата второй точки опорной линзы 4 и определяются координаты вектора децентри1 ровки второй поверхности. По полученным данным микроЭВМ 19 рассчитывают координаты вектора децентрировки промежуточной позиции опорной линзы 4. Затем производят узлами и 11 смещения и качания, выставление центра линзы на ось вращения шпинделя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. на посадочные поверхности узла 3 смещения, например цилиндрическое гнездо 9 и торец 10, которые могут быть обработаны методом алмазного точения после выставления центров кривизны опорной линзы на ось шпинделя обрабатывающего станка. Узел 3 смещения и узел 11 качения патрона l связаны с шпинделем 2.

Автоколлимационный микроскоп 5 установлен с воэможностью перемещения вдоль оси шпинделя 2.

Опорная линза 4 выполнена вогнуто-выпуклой и установлена вогнутой поверхностью в сторону автоколлимационного микроскопа 5. Автоколлимационные точки от выпуклой и вогнутой поверхностей линзы 4 находятся в зоне максимального увеличения .автоколлимационного микроскопа 5, а расстояние между центрами кривизны поверхностей (не менее 200 мм) определяется достаточной точностью аттестации углового положения оптичес,кой оси опорной линзы 4.

Позиционно-регистрирующая система 6 выполнена в виде позиционночувствительного фотоприемного устройства, содержащего линейный фотомет1455235!

0 где ХиУ

50 рический клин, за которым по ходу лучей расположен фотоприемник.

Шпиндель 2 снабжен датчиком 12 угла поворота, выполненным, например, в виде фотоэлектрической системы и установленным на шпинделе диска

13, имеющего две разнесенные по радиусу дорожки, на одной из которых выполнена группа равномерно расположенных отверстий, а на другой — отверстие, определяющее начало отсчета угловой координаты.

Шпиндель 2и автоколлимационный микроскоп 5 установлены на общем основании 14.

На каждой дорожке установлена соответствующая оптронная пара (например, светодиод и фотодиод).

Устройство также содержит последо- 20 вательно соединенные делитель 15 частоты и блок 16 вьделения и о6работки сигналов ° Первый и второй выходы датчика 12 соединены соответственно с первыми информационны- 25 ми входами делителя 15 частоты и блока 16. Второй информационный вход делителя 15 частоты соединен с выходом блока 16, а выход — с вторым входом блока 16, третий вход которо- 30 го соединен с выходом позиционнорегистрирующей системы 6.

Блок 16 вьделения и обработки сигналов содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 17, блок IS параллельного обмена и вычислительный узел, например микро-3ВМ 19.

В качестве микро-ЭВМ 19 может служить одноплатная ЭВМ "Электроника

MC 1201.01" диалогового вычислитель- 40 ного комплекса ДВК-2М .

Шпиндель 2 и автоколлимационный микроскоп 5 установлены на общем основании 14.

Управляемый делитель 15.частоты 4> выполнен, например, на базе вычитающего счетчика.

Устройство работает следующим образом.

Перед установкой центрируемой линзы 8 узел 3 смещения и узел 11 качания патрона 1 приводят в исходное положение, для чего измеряют радиальные координаты центра кривизны одной иэ поверхностей опорной линзы

4.

Измерение координат проводят следующим образом.

Автоколлимационный микроскоп 5 наводят на автоколлимационную точку, контролируемой поверхности линзы 4.

При этом проекционный объектив 7 устанавливают в положение наибольшей чувствительности автоколлимационного микроскопа 5.

Шпиндель 2 приводят во вращение.

С микро-3ВМ 19 через блок 18 параллельного обмена на делитель 15 часто ты вьдается код приращения угла поворота шпинделя 2 и разрешается обработка прерываний микро-ЭВМ 19.

Импульсы с фотоэлектрической системы датчика 12 угла поворота через делитель 15 частоты запускают A1_#_ 17.. и вырабатывают прерывания через блок

18 параллельного обмена. Микро-ЭВМ

19 снимает после временной задержки данные с АЦП 17.

Импульс со второго выхода фото" электрической системы датчика !2 уг" ла поворота вырабатывает прерывание в микро-ЭВМ 19, сигналиэирующее о прохождении шпинделем 2 начала отсчета угловой координаты.

Микро-ЭВМ 19 накапливает массив измерений координат положений марки в плоскости фотоприемника позиционнорегистрирующей системы 6 эа заданное число оборотов шпинделя 2.

Полученные значения координат умножаютея на синус и косинус угла поворота шпинделя 2, после чего полученные данные суммируются по формулам.

Х = (3!и А; cosa,, i- и

Y P/è > А; sin<; радиальные координаты центра кривизны контролируемой поверхности в системе координат шпии" деля 2; суммарный коэффициент увеличения смещения центра кривизны контролируемой поверхности; значение угла поворота (задается дискретно через управляемый делитель 15 частоты); значение напряжения, снятого с АЦП 17 при угле поворота с ; число измерений.

55235

Формула

55

5 l4

Результаты расчета Х и г от контролируемой поверхности при необходимости выводятся через микро-3ВМ 19

1 на ее внешние устройства (например, дисплей), Аналогично измеряют радиальные координаты центра кривизны второй поверхности линзы 4.

Далее по известному положению в системе координат шпинделя 2 центра качания узла 11 качания и изме1 енному положению координат центров кривизны поверхностей опорной линзы

4 производят выделение оптической си опорной линзы 4 на ось вращения пинделя 2, устранением заслона и амещения в следующей последовательности.

Первоначально при помощи узла 3 фмещенпя (или узла ll качания) опорную линзу 4 выставляют в промежуточную позицию C контролем по смещению

Центра кривизны одной из ее поверхНостей, рассчитанному так, что затем при помощи узла ll качания (или узла 3 смещения) производят ее окончательное выставление.

Измерение координат центров кривизны поверхностей опорной линзы 4 производят на низкой скорости вращения шпинделя 2, обеспечивающей от.сутствие влияния дебалансировки системы вращающихся частей на траектории движения шпинделя 2. Далее балансируют систему вращающихся частей для уменьшения влияния дисбаланса на биение оси вращения при рабочих скоростях центрирования. линзы 8. Последнюю операцию производят периодически при настройке и аттестации устройства.

На узел 3 смещения устанавливают центрируемую линзу 8.по базовым элементам, обеспечивающим соосность оправы центрируемой линзы 8 с оптической осью опорной линзы 4.

Измерение радиальных координат центров кривизны поверхностей центрируемой линзы 8 и ее выставление на ось вращения шпинделя 2 производят аналогично одноименным операциям, выполняемым на опорной линзе 4.

Устройство центрирования линз позволяет центрировать линзы с точностью 0,1-0,3 мкм.

Достижение указанной точности обеспечивается высокой точностью . измерения радиальных координат цент10

45 рав кривизны поверхностей центрируемых линз благодаря многократному усреднению результатов отсчета показаний аналого-цифрового преобразователя 17 в моменты времени, задаваемые с управляемого делителя 15 частоты, а также высокой стабильности траектории движения шпинделя 2 и повышенной жесткости консольной системы шпиндель — центрируемая линза.

В устройстве возможна компенсация систематических погрешностей траектории движения оси шпинделя 2 путем считывания и занесения в память микро-ЭВМ 19 траекторий движения центров кривизны поверхностей опорной линзы 4 с последующим учетом полученных данных при центрировании линз.

Повышение жесткости консольной системы шпиндель - центрируемая линза обеспечивается использованием в предлагаемом устройстве координатной привязки центров, кривизны поверхностей центрируемой линзы к базовым элементам шпинделя. Эта позволяет реализовать алгоритм выставле-.. ния центрируемой линзы на ось вращения шпинделя без совмещения центра кривизны одной из ее поверхностей с центром качания патрона при помаши специальной оправки. При этом снимаются ограничения на радиусы кривизны поверхностей центрируемых линз и обеспечивается возможность автоматизации процесса центрирования в мелкосерийном и индивидуальном производстве с повышением ега производи=. тельнасти в несколько раз. Кроме того, в случае выполнения узла качания патрона в виде планшайбы, подвижной в радиальном направлении относительно расположенной на аси патрона сферической направляющей, появляется вазможность повышения .чувствительности углового выставления беэ усложнения конструкции за счет увеличения радиуса сферической направляющей. изобретения

1. Устройство для центрирования линз, содержащее основание, установлениые на нем шпиндель и с вазможностью перемещения вдоль оси шпинделя автаколлимацианный микроскоп с позиционно-чувствительной регистрирующей системой, установленный на шпичделе патрон с узлами качания смеще35 управления.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что базовые элементы крепления центрируемой линзы выполнены соосно оптической оси опорной линзы.

Составитель О.Несова

Редактор А.Ревин Техред N.Ходанич

Корректор С.Черни. Заказ 7446/49 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного коьжтета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная, 4

14552 ния и базовыми элементами для крепЬ ления центрируемой линзы, блок выделения и обработки сигналов, информационный вход которого подключен к выл

5 ходу позиционно-чувствительной регистрирующей системы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности центрирования и расширения номенклатуры центрируемых линз, оно снабжено вогнуто-выпуклой опорной линзой, установленной в узле смещения патрона и обращенной вогнутой поверхностью в сторону автоколлимационного микроскопа, управляемым делителем частоты и датчиком угла поворота шпинделя, выход счетных импульсов которого соединен со счетным входом управляемого делителя частоты, а импульсный выход "Нача- 2р ло оборота" — с первым входом блока выделения и обработки сигналов, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, вход управления которого соединен с выходом блока выделения и обработки сигналов, блок выделения и обработки сигналов выполнен в виде соединенных последовательно аналого-цифрового преобразователя, узла управления и узла вычислений, первый вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом блока выделения и обработки сигналов, второй вход соединен с вторым входом узла управления, который является вторым входом блока выделения и обработки сигналов, первьпк его входом является третий вход узла управления, а выходом блока выделения и обработки. сигналов является выход данных узла