Устройство для центрирования линз

,8014 3 1/ОО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ВУ ВТОРСКОМ 4149840/24-2819.11.8 б30.01.89.Бил, В 4И.Н.Власенко, Ю.Ф.Лящук,ощеников, Л.И.Счастная(57) Изобр кому прибо ния - повып тение отно строениюнне точ ия и ра ение диа линз пут змерения центрируемыхрезультато(2) (22) (46) (72) В.Ю.М и К.М (53) (5 б) У 972 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ится к оптичесЦель изобретети центрировазона радиусовм усредненияцентров кривиз.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 счетньп 1 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 оптичес 5 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 соосно 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 19вычисляет координаты вектора децентрировки в системе координат шпинделя2. Далее автоколлимационный микроскоп 5 перемещается до захвата второй точки опорной линзы 4 и определяются координаты вектора децентрировки второй поверхности. По полученным данным микроЭВМ 19 рассчитывают координаты вектора децентрировки промежуточной позиции опорнойлинзы 4. Затем производят узлами .и 11 смещения и качания, выставлениецентра 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 1 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 позиционно- чувствительного фотоприемного устрой. ства, содержащего линейный фотомет1455235 10 где ХиУ рический клин, за которым по ходулучей расположен фотоприемник.Шпиндель 2 снабжен датчиком 12угла поворота, выполненным, например, в виде фотоэлектрической системы и установленным на шпинделе диска13, имеющегодве разнесенные порадиусу дорожки, на одной из которых выполнена группа равномернорасположенных отверстий, а на другой - отверстие, определяющее начало отсчета угловой координаты.Шпиндель 2 и автоколлимационный микроскоп 5 установлены на общем основании 14.На каждой дорожке установлена со"ответствующая оптронная пара (например, светодиод и фотодиод).Устройство также содержит последо Овательно соединенные делитель 15частоты и блок 16 вьделения и обработки сигналовПервый и второйвыходы датчика 12 соединены соответственно с первыми информационными входами делителя 15 частоты иблока 16. Второй информационный входделителя 15 частоты соединен с выходом блока 16, а выход - с вторымвходом блока 16, третий вход которо- Зого соединен с выходом позиционнорегистрирующей системы 6.Блок 16 вьделения и обработкисигналов содержит аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) 17, блок 18параллельного обмена и вычислительный узел, например микро-ЭВМ 19,В качестве микро-ЭВМ 19 может служить одноплатная ЭВМ "ЭлектроникаМС 1201.01" диалогового вычислительного комплекса ДВКМ .Шпиндель 2 и автоколлимационныймикроскоп 5 установлены на общемосновании 14.Управляемый делитель 15.частоты 45выполнен, например, на базе вычитающего счетчика,Устройство работает следующим образом,50Перед 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 линзыИзмерение 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-ЭВМ 19 через блок 18 параллельного обмена на делитель 15 часто ты вьдается код приращения угла поворота шпинделя 2 и разрешается об" работка прерываний микро-ЭВМ 19.Импульсы с фотоэлектрической системы датчика 12 угла поворота через делитель 15 частоты запускают АЦП 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 иэ" мерений координат положений марки в плоскости Фотоприемника позиционно- регистрирующей 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 иА; созе:иУ /и Г А; э.по радиальные координатыцентра кривизны контролируемой поверхности всистеме координат шпии"деля 2;суммарный коэффициентувеличения смещенияцентра кривизны контролируемой поверхности;значение угла поворота(задается дискретно через управляемый делитель 15 частоты);значение напряжения,снятого с АЦП 17 приугле поворота с;число измерений,55235 Формула 50 5 14Результаты расчета Х и г. от контролируемой поверхности при необходимости выводятся через микро-ЭВМ 191нв ее внешние устройства (например,дисплей),Аналогично измеряют радиальныекоординаты центра кривизны второйповерхности линзы 4.Далее по известному положению всистеме координат шпинделя 2 центра качания узла 11 качания и изме 1 енному положению координат центровкривизны поверхностей опорной линзы4 производят выделение оптическойси опорной линзы 4 на ось вращенияпинделя 2, устранением заслона имещения в следующей последовательгости.Первоначально при помощи узла 3мещенпя (или узла 11 качания) опорную линзу 4 выставляют в промежуточную позицию С контролем по смещениюЦентра кривизны одной из ее поверхНостей, рассчитанному так, что затем при помощи узла 1 качания 1 илиузла 3 смещения) производят ееокончательное выставление.Измерение координат центров кривизны поверхностей опорной линзы 4производят на низкой скорости вращения шпинделя 2, обеспечивающей от.сутствие влияния дебалансировки системы вращающихся частей на траектории движения шпинделя 2. Далее балансируют систему вращающихся частейдля уменьшения влияния дисбаланса набиение оси вращения при рабочих скоростях центрирования. линзы 8. Последнюю операцию производят периодическипри настройке и аттестации устройства,На узел 3 смещения устанавливаютцентрируемую линзу 8.по базовым элементам, обеспечивающим соосность оправы центрируемой линзы 8 с оптической осью опорной линзы 4.Измерение радиальных координатцентров кривизны поверхностей центрируемой линзы 8 и ее выставление наось вращения шпинделя 2 производятаналогично одноименным операциям,выполняемым на опорной линзе 4.Устройство центрирования линзпозволяет центрировать линзы с точностью 0,1-0,3 мкм.Достижение указанной точностиобеспечивается высокой точностью, измерения радиальных координат цент 10 15 20 25 30 35 45 рав кривизны поверхностей центрируемых линз благодаря многократному усреднению результатов отсчета показаний аналого-цифрового преобразователя 17 в моменты времени, задаваемые с управляемога 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 аси 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 без 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 смещеуправления.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 М.Ходанич Корректор С.Черни, Заказ 7446/49 Тираж 683 ПодписноеВНИИПИ Государственного коьатета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 14552 ния и базовыми элементами для крепления центрируемой линзы, блок выделения и обработки сигналов, информационный вход которого подключен к вью5 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 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 обработкисигналов, блок выделения и обработкисигналов выполнен в виде соединенныхпоследовательно аналого-цифровогопреобразователя, узла управления иузла вычислений, первый вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом блока выделения и обработки сигналов, второйвход соединен с вторым входом узлауправления, который является вторымвходом блока выделения и обработкисигналов, первьпк его входом является третий вход узла управления, авыходом блока выделения и обработкисигналов является выход данных узла