一种弯月形透镜固定装置及其使用方法与流程

1.本发明属于光学非球面检测领域，特别是涉及一种弯月形透镜固定装置。


背景技术：

2.目前，针对凸非球面反射镜面形的检测方法，主要有luphscan面形检测仪、cgh计算机全息图和使用弯月透镜的无像差点法。由于luphscan面形检测仪价格昂贵，高精度的cgh制造难度大、成本高且对设计能力要求也较高，所以实际生产过程中经常使用弯月形透镜对凸非球面反射镜面形进行检测。
3.使用弯月形透镜检测凸非球面面形的方式决定了弯月形透镜的直径尺寸一般都比较大，为保证均匀性其厚度又比较小，弯月形透镜的大径厚比决定了其受外力后容易发生变形。常规的凸球面面形检测方法，需要使凸球面的球心与激光干涉仪标准球面镜的焦点重合。常用的激光干涉仪标准球面镜的口径为4英寸约100mm，而常用的弯月形透镜的凸球面口径要超过4英寸，所以无法采用常规的标准球面镜来检测凸面全口径，只能透过凹面检测凸面。并且弯月形透镜的最终使用状态为固定状态，需在固定状态下多次重复拆装弯月透镜，所以保证其面形在每次拆装前后的复现性就极其重要。
4.弯月形透镜的现有固定方法是采用镜框+压圈的固定方式，先将弯月透镜凸面朝下，放置在带圆孔的工装上，再将两面平行的聚四氟乙烯环形垫放置在凹面一侧的平面上，将四条聚四氟乙烯圆弧形保护片提前放入镜框的环形槽内，再将镜框落到弯月透镜上面。将带斜面的聚四氟乙烯环形垫2放在压圈上，从下向上旋紧压圈，然后将镜框整体翻转90
°
竖直立起。
5.镜框整体竖直立起后，使用激光干涉仪采集凹面的面形图，根据泽尼克多项式的第五项45
°
像散值，不断调整弯月透镜的摆放角度和环形垫1的摆放角度，直至该像散值为零。再根据第四项0
°
和90
°
像散值，不断调整压圈的压紧力，直至该像散值为零为止，此时为弯月透镜最佳的固定位置。
6.传统方法采用的镜框+压圈的固定方式中弯月形透镜外圈底部与圆弧形保护片为点接触，竖直状态压圈旋紧过程中很容易带动弯月形透镜绕轴旋动，使弯月形透镜外圈与镜框内圈的圆弧形保护片随机接触，产生随机的径向力。
7.传统方法为保证通光口径，要求聚四氟乙烯环形垫的直径较大、宽度较小，机械加工很难保证其厚度均匀性精度，导致环形垫与凹面侧的平面完全压紧时会使弯月透镜受力不均。
8.传统方法压圈压紧力大小依靠激光干涉仪面形图中的像散值来调节，没有定量调节，每次拆装后都不相同，每次都需重新调节。
9.传统装配方法中，每次装配镜体时镜体在镜框内俯仰和偏摆方向的转动都会导致重力分力与支持点位不一致，出现0
°
的像散，这时会通过在某一点位塞垫片的方式来增加压力，导致每次调节装配带来的像散，复现性低。


技术实现要素：

10.有鉴于此，本发明旨在提出一种弯月形透镜固定装置,以解决传统弯月形透镜固定易产生径向力、每次拆装重新固定需要重新调节且复现性低的问题。
11.为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种弯月形透镜固定装置，包括支撑组件、调节组件、弯月透镜、支撑块、压紧调节组件、压紧罩和基座组件，所述支撑块设有两个并对称设置在弯月透镜两侧，所述弯月透镜两侧对称设置斜面并通过斜面与对应侧的支撑块面接触，所述基座组件上沿着弯月透镜的轴线圆周间隔布置多个支撑组件，全部所述支撑组件均与弯月透镜的曲面相接触，所述压紧罩与基座组件相连，所述压紧罩上设置多个与支撑组件一一对应的压紧调节组件，每个所述压紧调节组件以固定扭矩连接在压紧罩上并与弯月透镜端面相抵接。
12.更进一步的，所述支撑组件为支撑杆，所述支撑杆前端设置曲面并与弯月透镜曲面贴合，所述支撑杆与基座组件通过锁紧螺钉相连。
13.更进一步的，所述支撑块为v型块。
14.更进一步的，所述v型块设置有与竖直平面呈90度的倾斜平面。
15.更进一步的，每个所述倾斜平面与对应侧的斜面贴合。
16.更进一步的，所述压紧调节组件为压紧螺钉，所述压紧螺钉与压紧罩螺纹连接。
17.更进一步的，所述基座组件包括立板和基座本体，所述立板和支撑块均与基座本体的上端面相连。
18.更进一步的，所述压紧罩与立板可拆卸连接。
19.更进一步的，所述支撑组件设置有三个，两个所述支撑组件的第一连线与弯月透镜水平直径重合，第三个支撑组件位于第一连线上方且与弯月透镜圆心形成的第二连线垂直于第一连线。
20.根据本发明的另一个方面，提供一种使用上述一种弯月形透镜固定装置的方法，包括如下步骤：
21.s1、将多个支撑组件固定在立板相应位置上；
22.s2、然后将弯月透镜放置在两个v型块之间并使每个斜面与对应侧的v型块完全贴合；
23.s3、将弯月透镜平移至与全部支撑组件贴合位置；
24.s4、将压紧罩安装在立板上；
25.s5、依次将全部压紧螺钉安装在压紧罩上并压紧弯月透镜，记录全部压紧螺钉的固定扭力值；
26.s6、使用激光干涉仪采集弯月透镜凹面的面形图数据，再使用离子束抛光机修正掉压紧螺钉压紧过程中引入的像散误差；
27.s7、多次重复步骤s2-步骤s5，并保证每次全部压紧螺钉安装的扭力值与固定扭力值相同，直到完成对弯月透镜的检测。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.1、本固定装置通过在弯月透镜两侧对称设置斜面并通过斜面与对应侧的支撑块面接触的方式，能够限制弯月透镜的绕轴向方向的转动，能够保证绕轴方向位置的唯一性，保证弯月透镜安装的复现性；
30.2、本固定装置通过设置多个支撑组件来与弯月透镜凸曲面接触的方式，能够保证弯月透镜轴向位置的唯一确定性，从而保证弯月透镜安装的复现性；
31.3、本固定装置通过压紧调节组件定扭矩安装的方式，无需每次重新安装都重新调整压力，从而保证弯月透镜安装的复现性；
32.4、本固定装置通过设置多个支撑组件与弯月透镜凸曲面接触的方式，能够限制住弯月透镜在俯仰和偏移方向的转动；
33.5、本固定装置通过设置支撑块、支撑组件和压紧调节组件的设置，优化了检测工艺流程，有效传递并统一了检测基准，提高了检测准确性，提高了检测效率。
附图说明
34.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
35.图1为本发明所述的一种弯月形透镜固定装置的剖视图；
36.图2为本发明所述的基座组件的立体结构示意图；
37.图3为本发明所述的支撑杆和v型块的分布位置示意图；
38.图4为本发明所述的弯月透镜的安装状态示意图；
39.图5为本发明所述的支撑杆与弯月透镜贴合的状态示意图；
40.图6为本发明所述的压紧罩安装在基座组件上的状态示意图；
41.图7为凹面检测光路图；
42.图8为凸面检测光路图；
43.图9为弯月透镜检测凸非球面光路图；
44.图10为本发明所述的斜面的分布位置示意图；
45.图11为现有的压圈式固定方法的立体结构示意图；
46.图12为现有的压圈式固定方法的平面结构示意图；
47.图13为常规的凸球面面形检测光路图。
48.支撑杆1；锁紧螺钉2；弯月透镜3；v型块4；立板5；压紧螺钉6；压紧罩7；基座本体8；斜面9。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
50.参见附图说明本实施方式，根据本发明的一个方面，提供一种弯月形透镜固定装置，包括支撑组件、调节组件、弯月透镜3、支撑块、压紧调节组件、压紧罩7和基座组件，所述支撑块设有两个并对称设置在弯月透镜3两侧，所述弯月透镜3两侧对称设置斜面9并通过斜面9与对应侧的支撑块面接触，所述基座组件上沿着弯月透镜3的轴线圆周间隔布置多个支撑组件，全部所述支撑组件均与弯月透镜3的曲面相接触，所述压紧罩7与基座组件相连，所述压紧罩7上设置多个与支撑组件一一对应的压紧调节组件，每个所述压紧调节组件以固定扭矩连接在压紧罩7上并与弯月透镜3端面相抵接。
51.在本实施例中，所述支撑组件为支撑杆1，所述支撑杆1前端设置曲面并与弯月透镜3曲面贴合，所述支撑杆1与基座组件通过锁紧螺钉2相连。通过支撑杆1前端设置曲面并与弯月透镜3曲面贴合，能够保证弯月透镜轴向位置的唯一确定性，从而保证弯月透镜安装的复现性，同时能够限制住弯月透镜3在俯仰和偏移方向的转动，保证弯月透镜3的稳定性。
52.在本实施例中，所述支撑块为v型块4。两个v型块4左右对称分布，能够形成一个v形的限位空间，将弯月透镜3放在在v形限位空间内，并通过v型块4设置有与竖直平面呈90度的倾斜平面以及每个所述倾斜平面与对应侧的斜面9贴合的方式，能够限制弯月透镜3的绕轴向方向的转动，能够保证绕轴方向位置的唯一性，保证弯月透镜安装的复现性。
53.在本实施例中，所述压紧调节组件为压紧螺钉6，所述压紧螺钉6与压紧罩7螺纹连接。通过对压紧螺钉6对弯月透镜3进行压紧的方式，并记录下第一次压紧后的扭矩，再次拆卸安装时，以同样的扭矩安装每个压紧螺钉6，就能够保证弯月透镜3的安装复现性。
54.在本实施例中，所述基座组件包括立板5和基座本体8，所述立板5和支撑块均与基座本体8的上端面相连。立板5与基座本体8夹角呈90度。
55.在本实施例中，所述压紧罩7与立板5可拆卸连接。具体可以通过螺栓连接、卡扣连接等形式，任何能够保证连接强度和拆卸便利性的连接方式均可进行使用。
56.在本实施例中，所述支撑组件设置有三个，两个所述支撑组件的第一连线与弯月透镜3水平直径重合，第三个支撑组件位于第一连线上方且与弯月透镜3圆心形成的第二连线垂直于第一连线。具体的，立板5上设置有方形的限位槽，首先将支撑组件卡合在限位槽内，然后通过锁紧螺钉2完成对支撑组件的固定，三个支撑组件的伸出高度一致，从而能够保证对弯月透镜3形成稳定的支撑，能够保证弯月透镜轴向位置的唯一确定性，从而保证弯月透镜安装的复现性。
57.根据本发明的另一个方面，提供使用上述一种弯月形透镜固定装置的方法，包括如下步骤：
58.s1、将多个支撑组件固定在立板5相应位置上；
59.s2、然后将弯月透镜3放置在两个v型块4之间并使每个斜面9与对应侧的v型块4完全贴合；
60.s3、将弯月透镜3平移至与全部支撑组件贴合位置；
61.s4、将压紧罩7安装在立板5上；
62.s5、依次将全部压紧螺钉6安装在压紧罩7上并压紧弯月透镜3，记录全部压紧螺钉6的固定扭力值；
63.s6、使用激光干涉仪采集弯月透镜3凹面的面形图数据，再使用离子束抛光机修正掉压紧螺钉6压紧过程中引入的像散误差；
64.s7、多次重复步骤s2-步骤s5，并保证每次全部压紧螺钉6安装的扭力值与固定扭力值相同，直到完成对弯月透镜3的检测。
65.激光干涉仪、离子束抛光机修正掉压紧螺钉6压紧过程中引入的像散误差的方式以及上述叙述中可能用到的传感器、控制器和控制方法均为现有技术，此处不做赘述。
66.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应
用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

技术特征：
1.一种弯月形透镜固定装置，其特征在于：包括支撑组件、调节组件、弯月透镜(3)、支撑块、压紧调节组件、压紧罩(7)和基座组件，所述支撑块设有两个并对称设置在弯月透镜(3)两侧，所述弯月透镜(3)两侧对称设置斜面(9)并通过斜面(9)与对应侧的支撑块面接触，所述基座组件上沿着弯月透镜(3)的轴线圆周间隔布置多个支撑组件，全部所述支撑组件均与弯月透镜(3)的曲面相接触，所述压紧罩(7)与基座组件相连，所述压紧罩(7)上设置多个与支撑组件一一对应的压紧调节组件，每个所述压紧调节组件以固定扭矩连接在压紧罩(7)上并与弯月透镜(3)端面相抵接。2.根据权利要求2所述的一种弯月形透镜固定装置，其特征在于：所述支撑组件为支撑杆(1)，所述支撑杆(1)前端设置曲面并与弯月透镜(3)曲面贴合，所述支撑杆(1)与基座组件通过锁紧螺钉(2)相连。3.根据权利要求1所述的一种弯月形透镜固定装置，其特征在于：所述支撑块为v型块(4)。4.根据权利要求3所述的一种弯月形透镜固定装置，其特征在于：所述v型块(4)设置有与竖直平面呈90度的倾斜平面。5.根据权利要求4所述的一种弯月形透镜固定装置，其特征在于：每个所述倾斜平面与对应侧的斜面(9)贴合。6.根据权利要求1所述的一种弯月形透镜固定装置，其特征在于：所述压紧调节组件为压紧螺钉(6)，所述压紧螺钉(6)与压紧罩(7)螺纹连接。7.根据权利要求1所述的一种弯月形透镜固定装置，其特征在于：所述基座组件包括立板(5)和基座本体(8)，所述立板(5)和支撑块均与基座本体(8)的上端面相连。8.根据权利要求6所述的一种弯月形透镜固定装置，其特征在于：所述压紧罩(7)与立板(5)可拆卸连接。9.根据权利要求1所述的一种弯月形透镜固定装置，其特征在于：所述支撑组件设置有三个，两个所述支撑组件的第一连线与弯月透镜(3)水平直径重合，第三个支撑组件位于第一连线上方且与弯月透镜(3)圆心形成的第二连线垂直于第一连线。10.一种使用如权利要求1-9中任一项所述的一种弯月形透镜固定装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将多个支撑组件固定在立板(5)相应位置上；s2、然后将弯月透镜(3)放置在两个v型块(4)之间并使每个斜面(9)与对应侧的v型块(4)完全贴合；s3、将弯月透镜(3)平移至与全部支撑组件贴合位置；s4、将压紧罩(7)安装在立板(5)上；s5、依次将全部压紧螺钉(6)安装在压紧罩(7)上并压紧弯月透镜(3)，记录全部压紧螺钉(6)的固定扭力值；s6、使用激光干涉仪采集弯月透镜(3)凹面的面形图数据，再使用离子束抛光机修正掉压紧螺钉(6)压紧过程中引入的像散误差；s7、多次重复步骤s2-步骤s5，并保证每次全部压紧螺钉(6)安装的扭力值与固定扭力值相同，直到完成对弯月透镜(3)的检测。

技术总结
本发明提出了一种弯月形透镜固定装置，属于光学非球面检测领域。解决传统弯月形透镜固定易产生径向力、每次拆装重新固定需要重新调节且复现性低的问题。它包括支撑组件、调节组件、弯月透镜、支撑块、压紧调节组件、压紧罩和基座组件，支撑块设有两个并对称设置在弯月透镜两侧，弯月透镜两侧对称设置斜面并通过斜面与对应侧的支撑块面接触，基座组件上沿着弯月透镜的轴线圆周间隔布置多个支撑组件，全部支撑组件均与弯月透镜的曲面相接触，压紧罩与基座组件相连，压紧罩上设置多个与支撑组件一一对应的压紧调节组件，每个压紧调节组件以固定扭矩连接在压紧罩上并与弯月透镜端面相抵接。它主要用于固定弯月形透镜。它主要用于固定弯月形透镜。它主要用于固定弯月形透镜。


技术研发人员：贾齐 林俊豪
受保护的技术使用者：长光卫星技术股份有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/15