Оптико-электронное устройство для автоматического центрирования линз

О П И С А Н И Е 972293ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ВТОРС КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) ополнит свид-ву -210114/18-10 аявлено 01.12.80 1 М 1 1/О ем заявки-исоеди дарственный квмнтет 23) Приоритет(71) Заявител тики нои м енинградскии институт ОЕ УСТРОЙСТВОНТРИРОВАНИЯ ЛИН ОПТИКО-ЭЛЕКТРООМАТИЧЕСКОГО ЦИзобретение относится к оптическому приборостроению и служит для автоматического центрирования линз при обработке их на оптических станках или при центрировании оправленных линз, собираемых в объектив по методу Линника-Радченко, 5Известен автоколлимационный прибор ЮС, предназначенный для центрировки линз на центрировочном станке и линз, завальцованных в оправу, на токарном. станке, а также для оценки точности центрировки,ч н1 О представляюшии собои автоколлимационную трубку, светящаяся марка которого проецируется его объективом в автоколлимационную точку центрируемой линзы. Отражаясь от поверхности линзы, изображение светящейся марки строится объективом прибора и последовательно установленным микрообъективом в плоскости сетки окуляра 11.Если автоколлимационная точка не лежит на оси вращения шпинделя центрировочного станка, то при вращении шпинделя изображение марки в поле зрения окуляра описывает окружность, радиус которой пропорционален децентрировке. Так как оптической осью линзы является линия, проходящая через центры кривизны преломляюших или отражающих поверхностей, то, последовательно совмещая две автоколлимационные точки, соответствующие двум оптическим поверхностям линзы, с осью вращения шпинделя, совмещают с последней и оптическую ось линзы. Указанное совмещение производят с помощью специального центрировочного патрона.Затем цилиндрическую поверхность линзы или ее оправы протачивают в заданный посадочный размер. Таким образом, оптическая ось линзы оказывается центрированной по отношению к ее посадочному диаметру и посадочному диаметру оправы. При этом требования к взаимной ориентации прибора ЮСи центрируемой линзы весьма слабые. Они сводятся лишь к тому, чтобы автоколли мационное изображение марки попадало в поле зрения окуляра прибора.Наиболее близким к предлагаемому является оптико-электронное устройство для автоматического центрирования линз, содержащее автоматический патрон для крепления линз на вращающемся шпинделе центрировочного станка, автоколлимационную трубку, включающую марку, светоделительный элемент, образующий боковой опти 972293ческий канал, и объектив, строящий изображение марки последовательно в автоколлимационные точки центрируемой линзы,позиционно-чувствительную регистрирующую систему и блок выделения и обработкисигнала рассогласования с усилителем переменного фототока и двумя синхроннымидетекторами, выходы которых подключенык приводам автоматического патрона 121.Существенным недостатком системы является влияние на ее точность возможных,вследствие вибрации и тепловых деформаций корпуса системы, поперечных смещенийпозиционно-чувствительного фотоприемника. Кроме того, в погрешность центрирования с помощью системы такого типа аддитивной составляющей входит погрешность установки фотоприемника ПЧФ по эталоннойцентрированной линзе и погрешность первоначального центрирования этой линзы.Цель изобретения - повышение производительности и точности центрирования.20Указанная цель достигается тем, что позиционно-чувствительная регистрирующаясистема введена в боковой оптический канал автоколлимационной трубки и выполнена в виде установленного в плоскости автоколлимационного изображения излучающеймарки линейного растра, фотометрического линейного клина, за которым размещенфотоприемник, подключенный к входу усилителя блока выделения и обработки сигнала рассогласования, а шпиндель центрировочного станка снабжен датчиком опорныхимпульсов с выходами, соединенными с опорными входами синхронных детекторов блока выделения и обработки сигнала рассогласования,На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для автоматического центрирования линз; на фиг. 2 - график изменения коэффициента пропускания линейного фотометрического клина, на фиг. 3пример выполнения датчика опорных импульсов положения шпинделя с разрезом А - А; 4 Вна фиг. 4 - разрез А - А на фиг. 3.Устройство содержит точечную диафрагму 1, линзу 2, излучатель 3, объектив 4,центрируемую линзу 5; автоматический патрон 6; шпиндель 7; светоделительный элемент 8; позиционно-чувствительную регистрирующую систему, включающую линейныйфотометрический клин 9 с линейным растром; фотоприемник 10; усилитель 11 переменного фототока, синхронные детекторы12 и 13, датчик 14 импульсов, кольцевуюмаску 15, светодиод 16, фотодиод 17, источник 18 постоянного тока. Узлы 11 - 13 образуют блок выделения и обработки сигнала рассогласования.Устройство работает следующим образом.Излучающая марка, выполненная в видеточечной диафрагмы 1, подсвечиваемой с помощью линзы 2 излучателем 3 (например,лазером), проецируется объективом 4 в автоколлимационную точку центрируемой линзы 5, установленной в автоматическом патроне 6 и посаженной на шпиндель 7 станка.Отраженное от поверхности линзы 5 излучение формируется с помощью объектива 4в изображение 1 диафрагмы 1, располагаемое в боковом оптическом канале, образованном светоделительным элементом 8.В плоскости изображения 1 установленлинейный фотометрический клин 9, за которым по ходу лучей расположен фотоприемник 1 О.При вращении шпинделя станка и вместе с ним децентрированной линзы автоколлимационное изображение 1 диафрагмы описывает окружность, радиус г которой пропорционален величине децентрировки.Так как коэффициент пропускания фотометрического клина линейно изменяется покоординате Х (фиг. 2), то при движении автоколлимационного клина 9 падающий нафотоприемник 10 лучистый поток модулируется с частотой вращения шпинделя и амплитудой, равной2 г - " Ф=и Фо,дхгде - " - градиент пропускания фотометри 1 7.бхческого клина;ф - величина падающего на клин луочистого потока.При этом фаза сигнала определяется направлением децентрировки контролируемойавтоколлимационной точки линзы 5. Переменный сигнал с фотоприемника 10 подается на усилитель 11 переменного фототока,с которого поступает на входы двух синхронных детекторов 12 и 13, Опорными напряжениями синхронных детекторов являютсянапряжения, снимаемые с датчика 14 импульсов, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 90 и характеризующие направление управляемого линейного или углового перемещения центрируемой линзы, т. е,направление осей Х и у (фиг, 3), вдоль иливокруг которых осуществляется это перемещение.Такой датчик может быть выполнен, например, на основе использования кольцевоймаски 15, укрепленной на шпинделе 7 станка и имеющей два выреза, выполненных ввиде дорожек с угловым размером 180 ирасположенных на различных окружностяхсо сдвигом 90 (фиг. 3). На каждой дорожке установлена соответствующая оптроннаяпара, например светодиод 16 фотодиод 17.При этом светодиоды запитываются от источника 18 постоянного тока, а сигналы отфотодиодов подаются на опорные входы синхронных детекторов 12 и 13.Таким образом, на выходе синхронныхдетекторов имеет место постоянное напряжение, уровень которого пропорционален величине децентрировки данной автоколлимационной точки соответственно по осям Хи У, а знак характеризует направление децентрировки по этим осям. Напряжения с выходов синхронных детекторов подаются (например, с помощью коллекторных контактов К 1, К 2 или К, К 4) на соответствующие входы сервоприводов автоматического патрона, который приводит заданную автоколлимационную точку на ось вращения шпинделя,При этом дальняя автоколлимационная точка приводится на ось вращения приводом поворотной части патрона, а ближняя приводами сдвиговой части патрона. Предварительно ближнюю автоколлимационную точку с помощью переходной втулки совмещают с центром вращения поворотной части патрона.Затем, как и при использовании трубки ЮС, осуществляют перефокусировку объектива 4 на другую автоколлимационную точку центрируемой линзы. При этом выходы синхронных детекторов переключаются на соответствующую группу входных контактов Кз, К 4 автоматического патрона. Соответствующие переключатели на фиг. 1 не показаны, так как в цеховой практике центрирование линзы при их изготовлении часто ограничивается приведением на ось вращения шпинделя лишь одной автоколлимационной точки, вторая автоматически совмещается с осью вращения благодаря пневматическому или механическому поджатию к кольцевому ножу переходной втулки. Работа по одной автоколлимационной точке оказывается выгодна при использовании патронов с пневматическим креплением линз и невысоких требованиях к центровке.Предложенное устройство выгодно отличается от существующих подобного назначения устройств некритичностью его положения по отношению к оси вращения шпинделя станка, высокой точностью и производительностью. Формула изобретения Оптико-электронное устройство для автоматического центрирования линз, содержащее автоматический патрон для крепления линз на вращающемся шпинделе центрировочного станка, автоколлимационную трубку, включающую марку, светоделительный элемент, образующий боковой оптический канал, и объектив, строящий изображение марки последовательно в автоколлимационные точки центрируемой линзы, позиционно-чувствительную регистрирующую систему и блок выделения и обработки сигнала рассогласования с усилителем переменного фототока и двумя синхронными детекторами, 1 Б выходы которых подключены к приводамавтоматического патрона, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и точности центрирования, позиционно-чувствительная регистрирующая система введена в боковой оптический канал автоколлимационной трубки и выполнена в виде установленного в плоскости автоколлимационного изображения излучающей марки линейного растра, фотометрического линейного клина, за которым размещен фото- приемник, подключенный к входу усилителя блока выделения и обработки сигнала рассогласования, а шпиндель центрировочного станка снабжен датчиком опорных импульсов с выходами, соединенными с опорными входами синхронных детекторов блока вы деления и обработки сигнала рассогласования.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Погарев Г. В. Юстировка оптическихприборов, М., 1968, с, 207 - 210.2. Белоглазов А. А. и Орнис А. Н. Коллимационные и автоколлимационные устройства для контроля центрирования линз, Оптико-механическая промышленность,1 О, 1972, с. 57 - 62./9 Йоду Го Югом д 174 фиг, Ф Составительа Техред И. ВеТираж 887Государственногоделам изобретенийосква, Ж - 35, РауПатент, г. Ужго Редактор Н. СтащишиЗаказ 7670/30ВНИИПИпо113035, МФилиал ППП Вашковскаяс Корректор А. ФереПодписное комитета СССР и открытий ская наб д 4/ од, ул. Проектна