基于红外成像的光学组件调试方法及工具技术

本发明专利技术涉及一种基于红外成像的光学组件调试方法及工具，通过对倾斜球面次反射镜倾角的测试和装调，降低了次反射镜元件对倾角的加工及校正难度。通过对平凸透镜偏心的测试和装调，使平凸透镜的偏心得到了校正和控制，排除了由于胶层厚度不均等因素导致的偏心不可控问题。对主反射镜光轴垂直度控制时，通过工装的溢胶槽、合理给定定位配合公差等方式，使主反射镜粘接位置准确、倾角得到保证。在对非球面主反射镜面型的检测时，通过合理设计补偿镜安装和固定工装，简化了其安装难度，提高了安装稳定性；对主反射镜的可靠固定，消除了普通三爪卡槽装夹应力对被测件面型的影响；主反射镜测量过程中姿态调整技巧提高了测量效率。

Method and tool for debugging optical component based on infrared imaging

The invention relates to an optical component of the infrared imaging testing method and tool based on the tilted spherical secondary mirror angle test and adjustment, reduce the processing time of the mirror element angle correction and difficulty. The eccentricity of the plano convex lens is corrected and controlled by testing and adjusting the eccentricity of the plano convex lens, and the eccentric uncontrollable problem caused by unequal thickness of the adhesive layer is eliminated. When the vertical axis of the main reflector is controlled, the position of the main reflector is accurate and the angle of inclination is ensured by the overflow slot of the tooling, the reasonable given location, the matching tolerance, etc.. In the detection of non spherical main reflector type, through the reasonable design of compensating mirror mounting and fixing tooling, simplifies the installation difficulty, improve installation stability; the primary mirror is reliably fixed, eliminating the common three claw card slot clamping stress effect on the measured surface; attitude adjustment technique a mirror in the process of measurement to improve the measurement efficiency.

【技术实现步骤摘要】
基于红外成像的光学组件调试方法及工具
本专利技术属于基于红外成像的光学组件调试方法，涉及多种类型红外光学组件的调试和检测以及工装设计，可适用于多种红外光学系统的装调。
技术介绍
红外成像光学系统的光学组件安装通常靠设计公差，加工保证。但由于个别较复杂系统设计公差较紧或是元件加工难度大，加工无法保证。则需要科学巧妙的装调技术来保证元件的装调精度，从而保证光学系统成像符合设计要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供基于红外成像的光学组件调试方法及工具。通过设计一系列巧妙的工艺工装，结合可靠、操作方便、实用的装调方法，解决红外成像光学系统中光学组件的装调难题。为了达到上述目的，本专利技术的一个技术方案是提供一种基于红外成像的光学组件调试方法，其中，包含对倾斜球面次反射镜的倾角进行测试和装调的操作：将次反射镜与镜座粘接构成的次反射镜组件，安装到带镜座固定锁紧装置的组件夹持工装上，镜座底面接触于所述组件夹持工装的顶部，使得与镜座底面相对的镜座端面朝上；将平行平晶放置到镜座端面上进行调平；将标准球放置到镜座的内孔上进行调心；用偏心测量仪的上光路找到次反射镜的球心像，测量次反射镜的倾角；在次反射镜与镜座之间的粘胶尚未固化时，将次反射镜相对镜座转动，对所述次反射镜的倾角进行校正；次反射镜的倾角校正完成后静置不动，直到粘胶固化。优选地，所述光学组件调试方法还包含对平凸透镜偏心的测试和装调的操作：将平凸透镜与镜框粘接构成的平凸透镜组件，安装到中心偏自动真空镜头旋转装置，对平凸透镜进行偏心测量，测试平凸透镜的第一球心数据后，将平凸透镜组件绕中心偏自动真空镜头旋转装置的回转轴转动180°后，再测试平凸透镜的第二球心数据，计算第一、第二球心数据之差的一半作为偏心量；若偏心量不符合要求的，则在平凸透镜与镜框之间的粘胶尚未固化时，将平凸透镜相对镜座转动来进行偏心校正，并在偏心校正后再次进行偏心测量；重复执行若干次偏心测量及偏心校正，直到偏心量符合要求；之后，使平凸透镜静置不动，直到其与镜框之间的粘胶固化。优选地，偏心校正时若平凸透镜相对镜框转动超过360°仍无法使偏心量符合要求时，将平凸透镜取出装入另一个镜框重新粘接后，再进行偏心测量及偏心校正。优选地，所述光学组件调试方法还包含对主反射镜的光轴垂直度及倾角进行控制的操作：将壳体及套设在该壳体外面的主反射镜，安装到粘结工装上，使粘结工装中间设置的突出部插入到壳体的中心孔；粘结工装上设有环绕突出部的两个同圆心的定位环，两个定位环的顶面平行且高度差符合要求；则在安装时，使壳体底部的端面、主反射镜底部的基准面分别接触于两个定位环的顶面；两个定位环之间设有溢胶槽，和壳体上的灌胶槽对应连通；通过灌胶槽灌入壳体与主反射镜之间的粘胶在固化过程中溢出后，流入所述溢胶槽；壳体与主反射镜之间的粘胶固化后，选取壳体底部的端面在周向上的多个点位，以及主反射镜底部的基准面在周向上对应的多个点位，进行高度差的测量。优选地，所述光学组件调试方法还包含对非球面主反射镜进行固定及面型检测的操作：在固定主反射镜时，所述主反射镜以无应力方式装入固定工装，所述固定工装被五轴调整架上的三爪卡盘夹持住；所述光学组件调试方法还包含对主反射镜进行姿态调整的操作：使离焦状态下带内孔的主反射镜，在姿态测量装置的测试画面上产生圆环；调节五轴调整架的两个倾斜旋钮来控制圆环的位置，调节五轴调整架的两个平移旋钮来控制圆环的圆度，从而对主反射镜的姿态进行调整。优选地，所述光学组件调试方法还包含对补偿镜的固定操作：将补偿镜以无应力方式装入L型的补偿镜工装的一个侧边，将补偿镜工装的另一个侧边通过压块紧固在气浮平台。本专利技术的另一个技术方案是提供一种基于红外成像的光学组件调试工具，包含：组件夹持工装，在对倾斜球面次反射镜的倾角进行测试和装调时，对次反射镜与镜座粘接构成的次反射镜组件进行承载；偏心测量仪，对次反射镜的球心像进行测量，以测量次反射镜的倾角；其中，所述组件夹持工装包含凸字型的支撑基座，以及在轴向中心贯穿该支撑基座的定位柱；所述支撑基座的顶部与镜座的底面接触，与镜座底面相对的镜座端面朝上；所述次反射镜套设在镜座的内孔的外壁；所述定位柱通过顶部的锥度胀紧机构插入到镜座的内孔中对其夹持，使得所述组件夹持工装能够对所述次反射镜组件、或所述次反射镜组件及放置到镜座端面上的平行平晶、或所述次反射镜组件及放置到镜座的内孔上的标准球进行承载；并且，通过对镜座内孔的夹持，使得在次反射镜与镜座之间的粘胶尚未固化时允许次反射镜相对镜座进行转动，来对次反射镜的倾角进行校正。优选地，所述光学组件调试工具还包含粘结工装，在对主反射镜的光轴垂直度及倾角进行控制时，对壳体及套设在该壳体外面的主反射镜进行承载；粘结工装中间设置的突出部，插入到壳体的中心孔；粘结工装上还设有环绕突出部的两个同圆心的定位环，两个定位环的顶面平行且高度差符合要求；两个定位环的顶面对应接触于壳体底部的端面、主反射镜底部的基准面；两个定位环之间设有溢胶槽，连通于壳体上的灌胶槽；经灌胶槽灌入壳体与主反射镜之间并溢出的粘胶，通过溢胶槽来容纳。优选地，所述光学组件调试工具还包含中心偏自动真空镜头旋转装置，其在平凸透镜的偏心测量和偏心校正时，对平凸透镜与镜框粘接构成的平凸透镜组件进行承载，使得偏心测量时所述平凸透镜组件能绕中心偏自动真空镜头旋转装置的回转轴转动，并且使得偏心校正时所述平凸透镜能相对镜框进行转动；所述中心偏自动真空镜头旋转装置还包含纵向设置的聚焦透镜、分光板、图像传感器，并在分光板的横向设置了光源；所述聚焦透镜对着被测的平凸透镜；分光板将光源发射的光，经聚焦透镜送至该平凸透镜，并通过聚焦透镜将平凸透镜反射的光，经分光板送至图像传感器。优选地，所述光学组件调试工具还包含：非球面主反射镜的固定工装，主反射镜以无应力方式装入该固定工装，所述固定工装进一步被五轴调整架上的三爪卡盘夹持住；姿态测量装置，在其测试画面上产生有圆环，来与离焦状态下的主反射镜的内孔相对应；所述五轴调整架设有两个倾斜旋钮来控制圆环在测试画面上的位置，并设有两个平移旋钮来控制圆环在测试画面上的圆度，实现对主反射镜的姿态的调整；所述光学组件调试方法还包含L型的补偿镜工装，其中一个侧边对无应力方式装入的补偿镜进行承载，补偿镜工装的另一个侧边通过压块紧固在气浮平台上。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.本专利技术对倾斜球面次反射镜倾角的测试和装调，降低了次反射镜元件对倾角的加工难度，同时能够很容易地使次反射镜的倾角准确地达到所需要的角度。2.本专利技术对平凸透镜偏心的测试和装调，使平凸透镜的偏心得到了校正和控制。排除了由于透镜四周胶层的厚度不均匀、镜框内径的不同轴度以及透镜元件偏心等因素导致的偏心不可控。3.本专利技术对主反射镜光轴垂直度控制，通过合理的工装设计，以及留出溢胶槽、合理给定定位配合公差的技术途径，使主反射镜粘接位置准确、倾角得到保证。4.本专利技术对非球面主反射镜面型的检测，通过合理设计补偿镜安装和固定工装，简化了补偿镜安装难度，提高了补偿镜位置安装稳定性；对主反射镜的固定方式，消除了普通三爪卡槽装夹应力对被测件面型的影响；主反射镜测量过程中姿态调整技巧提高了测量效率。附图说明图1a、图1b、图1c、图1d为本专利技术具体实施方式中倾斜球本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外成像的光学组件调试方法，其特征在于，包含对倾斜球面次反射镜的倾角进行测试和装调的操作：将次反射镜与镜座粘接构成的次反射镜组件，安装到带镜座固定锁紧装置的组件夹持工装上，镜座底面接触于所述组件夹持工装的顶部，使得与镜座底面相对的镜座端面朝上；将平行平晶放置到镜座端面上进行调平；将标准球放置到镜座的内孔上进行调心；用偏心测量仪的上光路找到次反射镜的球心像，测量次反射镜的倾角；在次反射镜与镜座之间的粘胶尚未固化时，将次反射镜相对镜座转动，对所述次反射镜的倾角进行校正；次反射镜的倾角校正完成后静置不动，直到粘胶固化。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外成像的光学组件调试方法，其特征在于，包含对倾斜球面次反射镜的倾角进行测试和装调的操作：将次反射镜与镜座粘接构成的次反射镜组件，安装到带镜座固定锁紧装置的组件夹持工装上，镜座底面接触于所述组件夹持工装的顶部，使得与镜座底面相对的镜座端面朝上；将平行平晶放置到镜座端面上进行调平；将标准球放置到镜座的内孔上进行调心；用偏心测量仪的上光路找到次反射镜的球心像，测量次反射镜的倾角；在次反射镜与镜座之间的粘胶尚未固化时，将次反射镜相对镜座转动，对所述次反射镜的倾角进行校正；次反射镜的倾角校正完成后静置不动，直到粘胶固化。2.如权利要求1所述基于红外成像的光学组件调试方法，其特征在于，所述光学组件调试方法还包含对平凸透镜偏心的测试和装调的操作：将平凸透镜与镜框粘接构成的平凸透镜组件，安装到中心偏自动真空镜头旋转装置，对平凸透镜进行偏心测量，测试平凸透镜的第一球心数据后，将平凸透镜组件绕中心偏自动真空镜头旋转装置的回转轴转动180°后，再测试平凸透镜的第二球心数据，计算第一、第二球心数据之差的一半作为偏心量；若偏心量不符合要求的，则在平凸透镜与镜框之间的粘胶尚未固化时，将平凸透镜相对镜座转动来进行偏心校正，并在偏心校正后再次进行偏心测量；重复执行若干次偏心测量及偏心校正，直到偏心量符合要求；之后，使平凸透镜静置不动，直到其与镜框之间的粘胶固化。3.如权利要求2所述基于红外成像的光学组件调试方法，其特征在于，偏心校正时若平凸透镜相对镜框转动超过360°仍无法使偏心量符合要求时，将平凸透镜取出装入另一个镜框重新粘接后，再进行偏心测量及偏心校正。4.如权利要求1所述基于红外成像的光学组件调试方法，其特征在于，所述光学组件调试方法还包含对主反射镜的光轴垂直度及倾角进行控制的操作：将壳体及套设在该壳体外面的主反射镜，安装到粘结工装上，使粘结工装中间设置的突出部插入到壳体的中心孔；粘结工装上设有环绕突出部的两个同圆心的定位环，两个定位环的顶面平行且高度差符合要求；则在安装时，使壳体底部的端面、主反射镜底部的基准面分别接触于两个定位环的顶面；两个定位环之间设有溢胶槽，和壳体上的灌胶槽对应连通；通过灌胶槽灌入壳体与主反射镜之间的粘胶在固化过程中溢出后，流入所述溢胶槽；壳体与主反射镜之间的粘胶固化后，选取壳体底部的端面在周向上的多个点位，以及主反射镜底部的基准面在周向上对应的多个点位，进行高度差的测量。5.如权利要求1所述基于红外成像的光学组件调试方法，其特征在于，所述光学组件调试方法还包含对非球面主反射镜进行固定及面型检测的操作：在固定主反射镜时，所述主反射镜以无应力方式装入固定工装，所述固定工装被五轴调整架上的三爪卡盘夹持住；所述光学组件调试方法还包含对主反射镜进行姿态调整的操作：使离焦状态下带内孔的主反射镜，在姿态测量装置的测试画面上产生圆环；调节五轴调整架的两个倾斜旋钮来控制圆环的位置，调节五轴调整架的两个平移旋钮来控制圆环的圆度，从而对主反射镜的姿态进行调整。6.如权利要求1所述基于红外成像的光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱绍纯，坎金艳，李晓哲，徐松，马天义，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31