本发明专利技术公开了一种曲面复眼透镜的制作方法及装置，将曲面基底固定在一个可以在三维空间内多轴旋转的转台上；调节曲面基底与喷射装置的喷嘴之间的相对位置，令喷嘴沿法线方向正对曲面基底顶部的外表面；启动喷射装置，在曲面基底外表面的顶部形成微液滴，再利用光固化装置使该微液滴固化为微透镜；之后，旋转转台，将曲面基底的下一个喷射工位旋转至顶部，经过微滴喷射及光固化再次形成微透镜；最后，按照事先规划好的喷射路径如此循环操作，在整个曲面基底的外表面形成按照一定规则排列的微透镜阵列，即为所述曲面复眼透镜。本发明专利技术利用微滴喷射及光固化技术结合多轴旋转转台制作曲面复眼透镜，不仅操作简单、周期短、精度高，而且制作成本低廉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种曲面复眼透镜的制作方法及装置，具体涉及一种基于微滴喷射与光固化技术在曲面基底上获得复眼透镜的制作方法及装置。
技术介绍
曲面仿生复眼具有体积小、重量轻、视场大、灵敏度高等优点，在军事、医疗、航天航空、特殊目标搜索与跟踪、身份识别、测速和均匀照明等领域都有广阔的应用前景，其中，曲面复眼透镜的制作是实现仿生复眼成像系统上述优点的关键技术。曲面复眼透镜的制作瓶颈主要体现在如何在曲面基底上实现微透镜阵列的制造。传统的曲面复眼透镜制作技术，采用单个小眼透镜独立制作，然后拼接组合成曲面排布的微透镜阵列，其制造过程复杂、效率低、而且装调困难，难以实现小型化和集成化。现有较为先进的曲面复眼透镜制作技术:如直接加工法，采用特殊设备在三维曲面基底上直接进行激光刻蚀或单点金刚石加工，实现微米级复眼透镜制造，但工艺复杂，效率低，成本高。薄膜变形法是基于光刻技术首先在弹性材料的基底上制作平面复眼透镜，然后通过气压差使得基底薄膜产生变形，从而获得曲面复眼透镜，由于密封性能及基底变形程度等原因，导致无法获得精确的曲率和较为复杂的形状。因此，曲面复眼透镜的高效率、高精度及低成本的制作技术，已成为目前制约人工曲面复眼发展和应用的瓶颈。另一方面，利用喷射点胶技术制造微透镜阵列操作简单、高效率，例如于2013年8月28日授权公告的公告号为CN102253437B、名称为“一种微透镜阵列的制备方法”的中国专利技术专利，然而利用该技术制造的微透镜阵列只仅能实现平面微透镜的制造，仍然无法突破在曲面基底上直接成型微透镜阵列的屏障。
技术实现思路
本专利技术针对现有曲面复眼透镜制作技术中存在的上述不足，提供了一种利用微滴喷射和光固化技术实现在曲面基底上制作曲面复眼透镜的方法及装置，通过该方法及装置制作曲面复眼透镜具有操作简单、高效率、高精度和低成本等优点，且可根据需要获取具有不同曲率及形状的曲面微复眼透镜。为解决上述技术问题，本专利技术的技术解决方案是: 一种曲面复眼透镜的制作方法，将欲加工的曲面基底固定在一个可以在三维空间内多轴旋转的转台上；调节曲面基底与喷射装置的喷嘴之间的相对位置，令喷嘴沿法线方向正对曲面基底顶部的外表面；启动喷射装置，在曲面基底外表面的顶部形成微液滴，再利用光固化装置使该微液滴固化为微透镜；之后，旋转转台，将曲面基底的下一个喷射工位旋转至顶部，经过微滴喷射及光固化再次形成微透镜；最后，按照事先规划好的喷射路径如此循环操作，在整个曲面基底的外表面形成按照一定规则排列的微透镜阵列，即为所述曲面复眼透镜。优选地，该制作方法利用CCD图像传感器采集曲面基底的图像，通过控制系统处理得到曲面基底顶点的坐标，以此为依据将所述喷嘴沿法线方向正对曲面基底顶部的外表面。一种曲面复眼透镜的制作装置，包括框架、用于固定欲加工的曲面基底的转台、直接或间接安装在框架上可带动转台在三维空间内多轴旋转的旋转装置、安装在框架上位于转台上方的喷射装置、安装在框架上也位于转台上方的光固化装置以及控制系统。优选地，进一步包括可带动旋转装置及其上转台或者喷射装置平移或升降的XY运动平台或/和Z轴升降平台；还包括CCD图像传感器，该CCD图像传感器安装在所述框架上，位于所述转台的上方，其用以采集所述曲面基底的图像，并将该图像传输给控制系统，通过控制系统处理得到曲面基底顶点的坐标。优选地，所述的旋转装置包括至少两根伸缩机构、旋转工作台以及旋转电机；每根伸缩机构的下端直接或间接铰接安装在框架上，上端铰接在旋转工作台上，且各根伸缩机构在圆周方向均匀分布，该伸缩机构包括固定杆及可相对固定杆伸缩的移动杆；该旋转电机的定子部分与所述的旋转工作台连接，动子部分与所述的转台连接。优选地，所述的伸缩机构进一步包括可起到导向作用的导向杆。优选地，所述的伸缩机构通过一直线电机实现伸缩，该直线电机的定子即为所述的固定杆，该直线电机的动子即为所述的移动杆，且该直线电机的定子通过一个铰链直接或间接连接在框架上，该直线电机的动子通过一个球铰链连接在所述的旋转工作台上。优选地，所述的XY运动平台安装在所述框架上，所述的旋转装置安装在该XY运动平台上，该XY运动平台用以实现旋转装置在X、Y方向上的移动；所述的Z轴升降平台安装在所述框架上，所述的喷射装置安装在该Z轴升降平台上，该Z轴升降平台用以实现该喷射装置沿着Z向进行运动。优选地，所述的转台上安装有一个用以装夹曲面基底的装夹机构，该装夹机构采用特殊夹具或者真空吸盘；该真空吸盘可以作为所述的转台。一种根据上述装置制作曲面复眼透镜的制作方法，包括如下步骤: 首先，进行装夹，将清洗干净的曲面基底装夹在所述转台上； 其次，进行初始定位，在初始定位过程中，控制系统的计算机控制各伸缩机构的电机驱动器，使各直线电机工作，保证曲面基底的顶点处的法线刚好沿竖直方向；然后利用CCD图像传感器采集曲面基底的图像，通过计算机处理得到曲面基底顶点的坐标，计算机控制XY运动平台的XY直线电机工作，保证曲面基底的顶点正好位于喷射装置的喷嘴下方；接着，由计算机控制Z轴升降平台的Z电机驱动器，使Z轴升降平台的Z伺服电机工作，保证喷嘴距离曲面基底顶点的高度合适； 第三，喷射与固化，在单个微透镜喷射及固化过程中，系统根据喷射轨迹判断下一个喷射位置，计算机控制旋转装置、XY运动平台及Z轴升降平台的电机驱动器，使对应的驱动电机工作，保证微滴喷射模块喷嘴在适合高度上沿曲面基底法线方向喷射形成微液滴，然后控制光固化模块形成微透镜；最后所有位置的微滴喷射与光固化完成后，即可得到所述曲面复眼透镜。采用上述方案后，本专利技术具有以下优点: 1.本专利技术通过设置可以在三维空间内任意旋转的转台，带动曲面基底转动，使曲面基底的各个喷射工位可以按照预定的轨迹旋转到喷射装置的喷嘴下方，从而可以利用微滴喷射及光固化技术结合多轴旋转转台制作曲面复眼透镜，不仅操作简单、周期短、精度高，而且制作成本低廉。2.本专利技术可以根据需要选择不同曲率及形状的基底材料，满足各种特殊曲面复眼透镜的制作要求，具有良好的适应性及稳定性。【附图说明】图1是本专利技术所述曲面复眼透镜制作装置的结构示意图； 图2是本专利技术所述曲面复眼透镜制作装置的控制系统示意图； 图3是本专利技术所述曲面复眼透镜制作流程示意图； 图4是曲面复眼透镜排列方式示意图一； 图5是曲面复眼透镜排列方式示意图二 ； 图6是本专利技术加工其中一种曲面复眼透镜微滴喷射轨迹示意图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详述。本专利技术所揭示的是一种曲面复眼透镜的制作方法，具体步骤为:将欲加工的曲面基底固定在一个可以当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种曲面复眼透镜的制作方法，其特征在于：将欲加工的曲面基底固定在一个可以在三维空间内多轴旋转的转台上；调节曲面基底与喷射装置的喷嘴之间的相对位置，令喷嘴沿法线方向正对曲面基底顶部的外表面；启动喷射装置，在曲面基底外表面的顶部形成微液滴，再利用光固化装置使该微液滴固化为微透镜；之后，旋转转台，将曲面基底的下一个喷射工位旋转至顶部，经过微滴喷射及光固化再次形成微透镜；最后，按照事先规划好的喷射路径如此循环操作，在整个曲面基底的外表面形成按照一定规则排列的微透镜阵列，即为所述曲面复眼透镜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：常雪峰，谢丹，罗善明，舒霞云，王建，江俊，廖龙兴，郑康，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35
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