基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置和方法，属于光电探测器技术领域。该装置以底座上表面为测量系统坐标系的XOY平面，垂直于XOY平面的坐标轴为测量坐标系的Z轴，二维移动平台位于底座上表面能够沿测量系统坐标系的X轴方向和Y方向移动；码盘柱面镜粘接模具位于二维移动平台上，用于叠放码盘和柱面镜，能够沿测量系统坐标系的X轴方向和Y方向，调整码盘或者柱面镜相对于二维移动平台的位置；立柱垂直安装在底座上，显微镜光学系统和CCD相机安装在立柱上，显微光学系统用于对叠放的码盘和柱面镜成像，CCD相机的镜头对准显微光学系统的目镜，用于对显微光学系统所成的图像进行光电转换，并上传至计算机。

【技术实现步骤摘要】
基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置及方法
本专利技术涉及基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置及方法，属于光电探测器

技术介绍
编码式太阳敏感器的光学测量部件为集成光电组合件，由柱面镜、码盘、集成光电池粘接而成。其中，柱面镜与码盘两种光学零件的粘接对准精度直接决定了产品的精度。根据任务需求，码盘0-0’标记线与柱面镜光缝的对准精度应优于3μm。然而，码盘柱面镜粘接对准工艺操作难度大，工序的一次合格率不高，已成为制约产品生产效率与效益的瓶颈问题。目前柱面镜和码盘的粘接对准采用压线对准的方式实现，借助万能工具显微镜的分划线为中间媒介，通过多次调整，使其分别与码盘标记线、柱面镜标记线的上沿重合，以三者重合为对准依据。该方法的缺点在于：1)人眼目视对准不确定度较高，为60～120角秒。2)压线对准对三条标记线之间的平行度要求较高，码盘0-0’标记线、柱面镜光缝由湿法刻蚀工艺制作而成，其缝宽均匀性误差会影响对准标记的平行性，影响对准精度。3)该方法效率较低，往往需要多次调整才能将显微镜分划线、码盘0位线、柱面镜标记线三者对齐。专利“一种透镜阵列和PD阵列高精度对准贴片装置及其对准方法201410763969.4”利用两次拍照的方法得到透镜阵列圆心与PD阵列光敏面圆心的位置，计算出二者的位置斜率差，再调整透镜阵列的位置，再次计算位置斜率差，再调整，指导满足圆心位置完全重合为止。这种方法只适用于两个点之间的对准，不适合本专利技术中需要解决的两条线之间的对准情况。
技术实现思路
r>本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置及方法，克服柱面镜光缝与码盘0-0'标记线不在同一平面、标记线长度与宽度相差一个量级、对准精度要求高的工艺难点，提高工序的一次合格率，同时提高生产效率。本专利技术解决技术的方案是：一种基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置，所述非共面标记线分别为柱面镜的光缝和码盘0-0'标记线，其特征在于包括二维移动平台、码盘柱面镜粘接模具、显微光学系统、CCD相机、计算机、立柱、底座；以底座上表面为测量系统坐标系的XOY平面，垂直于XOY平面的坐标轴为测量坐标系的Z轴，二维移动平台位于底座上表面能够沿测量系统坐标系的X轴方向和Y方向移动；码盘柱面镜粘接模具位于二维移动平台上，用于叠放码盘和柱面镜，能够沿测量系统坐标系的X轴方向和Y方向，调整码盘或者柱面镜相对于二维移动平台的位置；立柱垂直安装在底座上，显微光学系统和CCD相机安装在底座上，显微光学系统用于对叠放的码盘和柱面镜成像，CCD相机的镜头对准显微光学系统的目镜，用于对显微光学系统所成的图像进行光电转换，并上传至计算机。所述码盘柱面镜粘接模具包括一体化底座、上支架、4个码盘调整螺钉、4个柱面镜调整螺钉、2个垫条、4个压角、4个上支架螺钉、4个弹簧；一体化底座中心设有凹槽结构，用于放入码盘，码盘0-0'标记线所在表面朝下，凹槽垂直于XOY平面的侧壁设有8个通孔，下方和上方各4个通孔，其中上方和下方各2个通孔沿Y轴正方向，另外上方和下方各2个通孔沿Y轴负方向，下方四个通孔内分别旋入4个码盘调整螺钉，上方4个通孔内部分别旋入4个柱面镜调整螺钉；通过旋转码盘调整螺钉调节码盘的沿Y方向的位置，码盘调整螺钉与码盘之间通过垫条保护，防止玻璃质地的码盘被金属质地的码盘调整螺钉损伤；码盘上放置柱面镜，柱面镜光缝所在表面与码盘玻璃接触，上支架用于将柱面镜压在码盘上；一体化底座底面设有4个通孔，每个上支架螺钉与弹簧一一配合，先后穿过通孔和压角，将上支架、柱面镜、码盘与一体化底座四者固定；4个弹簧的弹力值相等，保证柱面镜均匀受力；柱面镜调整螺钉穿过一体化底座侧壁与上支架接触，通过旋转柱面镜调整螺钉调节柱面镜沿Y方向的位置。所述垫条采用聚四氟乙烯材质的垫条制成。所述上支架与柱面镜等长，与柱面镜弧面接触处采用V形槽设计；V形槽两边夹角为90度，深度为柱面镜弧高，将压角对上盖板的压力沿柱面镜径向均匀传递，从而达到自动定心的作用，保证柱面镜平面与码盘上表面的平行关系。本专利技术的另一个技术解决方案是：一种基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃对准粘接方法，包括如下步骤：(1)、将码盘放入码盘柱面镜粘接模具中，在柱面镜平面上均匀涂上硅橡胶；(2)、把柱面镜置于码盘粘接面上，分别沿±X、±Y方向来回反复轻推，以排除气泡，确认无气线后，压紧V形槽上盖板；(3)、将装配好的码盘柱面镜粘接模具放在二维移动平台上，调节二维移动平台的位置，通过调节码盘柱面镜粘接模具的柱面镜调整螺钉(306)，使显微光学系统分划线与柱面镜光缝以夹线对准的方式对准，锁死二维移动平台；(4)、调节显微光学系统的焦距，通过调节码盘柱面镜粘接模具的码盘调整螺钉(303)，使码盘0-0’标记线与显微光学系统分划线以叉线对准的方式对准，并固定；(5)、调节显微光学系统的焦距，确认显微光学系统分划线与柱面镜光缝是否对准，如果未对准，则重复步骤(3)和步骤(4)，直至显微光学系统的分划线与柱面镜光缝中心、码盘0-0’标记线中心均重合，否则，结束。所述码盘0-0’标记线与显微光学系统分划线以叉线对准的方式对准具体步骤为：(3.1)、将显微光学系统的焦面调至柱面镜+X方向的光缝位置至光缝边缘的成像最清晰，锁死万能工具显微镜三方向粗调旋钮；(3.2)、调节二维平台沿测量系统坐标系Y方向的微调旋钮，将显微光学系统的分划线调节至柱面镜光缝中心；(3.3)、解锁沿测量系统坐标系的X方向粗调旋钮并平移二维平台，将显微光学系统的焦面调至柱面镜-X方向的光缝位置并锁死三方向粗调旋钮，调节二维平台沿测量系统坐标系Y方向的微调旋钮，将显微光学系统的分划线调节至柱面镜光缝中心。所述码盘0-0’标记线与显微光学系统分划线以叉线对准的方式对准是指：具体步骤为：(4.1)、解锁立柱沿测量系统坐标系Z方向粗调旋钮，将显微光学系统的焦面调至码盘左侧0-0’线所在的位置至标记线边缘的成像最清晰；(4.2)、调整码盘柱面镜粘接模具上的码盘调整螺钉，将已与柱面镜中心对准的分划线与码盘的0-0’标记线中心调至重合；(4.3)、解锁平移二维平台沿测量系统坐标系X方向粗调旋钮并平移二维平台，将显微光学系统的焦面调至码盘右侧0-0’线所在的位置并锁死三方向粗调旋钮，将显微光学系统分划线与码盘的0-0’标记线中心调至重合。8、根据权利要求5所述装置的一种基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃对准粘接方法，其特征在于还包括如下步骤：(6)、静置一段时间之后，再次检查显微光学系统分划线、码盘0-0’标记线中心和柱面镜光缝中心三者是否重合，若三者位置出现偏差，通过粘接工装的微调旋钮调节，直至显微光学系统分划线、码盘0-0’标记线中心和柱面镜光缝中心三者完全重合。所述一段时间不低于10分钟。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)、本专利技术采用不确定度更高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置，所述非共面标记线分别为柱面镜的光缝和码盘0-0'标记线，其特征在于包括二维移动平台(101)、码盘柱面镜粘接模具(102)、显微光学系统(103)、CCD相机(104)、计算机(105)、立柱(106)、底座(107)；/n以底座(107)上表面为测量系统坐标系的XOY平面，垂直于XOY平面的坐标轴为测量坐标系的Z轴，二维移动平台(101)位于底座(107)上表面能够沿测量系统坐标系的X轴方向和Y方向移动；码盘柱面镜粘接模具(102)位于二维移动平台(101)上，用于叠放码盘和柱面镜，能够沿测量系统坐标系的X轴方向和Y方向，调整码盘或者柱面镜相对于二维移动平台的位置；立柱(106)垂直安装在底座(107)上，显微光学系统(103)和CCD相机(104)安装在立柱(106)上，显微光学系统(103)用于对叠放的码盘和柱面镜成像，CCD相机(104)的镜头对准显微光学系统的目镜，用于对显微光学系统所成的图像进行光电转换，并上传至计算机。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置，所述非共面标记线分别为柱面镜的光缝和码盘0-0'标记线，其特征在于包括二维移动平台(101)、码盘柱面镜粘接模具(102)、显微光学系统(103)、CCD相机(104)、计算机(105)、立柱(106)、底座(107)；
以底座(107)上表面为测量系统坐标系的XOY平面，垂直于XOY平面的坐标轴为测量坐标系的Z轴，二维移动平台(101)位于底座(107)上表面能够沿测量系统坐标系的X轴方向和Y方向移动；码盘柱面镜粘接模具(102)位于二维移动平台(101)上，用于叠放码盘和柱面镜，能够沿测量系统坐标系的X轴方向和Y方向，调整码盘或者柱面镜相对于二维移动平台的位置；立柱(106)垂直安装在底座(107)上，显微光学系统(103)和CCD相机(104)安装在立柱(106)上，显微光学系统(103)用于对叠放的码盘和柱面镜成像，CCD相机(104)的镜头对准显微光学系统的目镜，用于对显微光学系统所成的图像进行光电转换，并上传至计算机。


2.根据权利要求1所述的一种基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置，其特征在于所述码盘柱面镜粘接模具(102)包括一体化底座(304)、上支架(302)、4个码盘调整螺钉(303)、4个柱面镜调整螺钉(306)、2个垫条(307)、4个压角(308)、4个上支架螺钉(309)、4个弹簧(310)；
一体化底座(304)中心设有凹槽结构，用于放入码盘，码盘0-0'标记线所在表面朝下，凹槽垂直于XOY平面的侧壁设有8个通孔，下方和上方各4个通孔，其中上方和下方各2个通孔沿Y轴正方向，另外上方和下方各2个通孔沿Y轴负方向，下方四个通孔内分别旋入4个码盘调整螺钉(303)，上方4个通孔内部分别旋入4个柱面镜调整螺钉(306)；通过旋转码盘调整螺钉(303)调节码盘的沿Y方向的位置，码盘调整螺钉(303)与码盘(305)之间通过垫条(307)保护，防止玻璃质地的码盘(305)被金属质地的码盘调整螺钉(303)损伤；码盘上放置柱面镜，柱面镜光缝所在表面与码盘玻璃接触，上支架(302)用于将柱面镜压在码盘上；一体化底座(304)底面设有4个通孔，每个上支架螺钉(309)与弹簧(310)一一配合，先后穿过通孔和压角(308)，将上支架(302)、柱面镜(301)、码盘(305)与一体化底座(304)四者固定；4个弹簧(310)的弹力值相等，保证柱面镜(301)均匀受力；柱面镜调整螺钉(306)穿过一体化底座侧壁与上支架(302)接触，通过旋转柱面镜调整螺钉(306)调节柱面镜沿Y方向的位置。


3.根据权利要求2所述的一种基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃粘接装置，其特征在于所述垫条(307)采用聚四氟乙烯材质制成。


4.根据权利要求2所述的一种基于非共面标记线的柱面镜与码盘玻璃对准粘接装置，其特征在于所述上支架(302)与柱面镜等长，与柱面镜弧面接触处采用V形槽设计；V形槽两边夹角为90度，深度为柱面镜弧高，将压角对上盖板的压力沿柱面镜径向均匀传递，从而达到自动定心的作用，保证柱面镜平面与码盘上表面的平行关系。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王婧烨，吕志强，赵晓雨，刘旭力，汪艳，戈强，杨宇，孟宪刚，杨立洲，高修涛，邵逸恺，田广，武宏宇，赵娜，石建民，范汉超，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11