專利名稱：一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置與方法
技術領域：
本發明涉及一種精準離線定軸裝置與方法，具體涉及一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置與方法。
背景技術：
在大口徑光學聚焦與頻率轉換系統中，透鏡精密定軸的目的是實現系統光學軸線與機械軸線的重合，從而保證大口徑光學聚焦與頻率轉換系統通過機械接口集成到激光慣性約束核聚變裝置上時，其光學精度能夠滿足裝置的設計要求，避免繁雜的在線光學調整。同時為了實現在大口徑光學聚焦與頻率轉換系統集成到激光慣性約束核聚變裝置后，其光學元件能夠在線更換，就必須保證所有同類光學元件在線更換單元的光學軸線具有高度的一致性，所有大口徑光學聚焦與頻率轉換系統機械軸線也具有高度的一致性。現有的離線定軸裝置與方法無法實現大口徑楔形透鏡拆裝單元的高批量化和高精準定軸。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有的離線定軸裝置與方法無法實現大口徑楔形透鏡拆裝單元的高批量化和高精準定軸的問題，進而提供一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置與方法。本發明的技術方案是:一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置包括楔形透鏡光機裝配架、光學平臺、第一內調焦自準直儀底座、第一內調焦自準直儀、第二內調焦自準直儀底座和第二內調焦自準直儀，楔形透鏡光機裝配架設置在光學平臺的中部，第一內調焦自準直儀底座和第二內調焦自準直儀底座分別設置在楔形透鏡光機裝配架的兩側，第一內調焦自準直儀和第二內調焦自準直儀分別設置在第一內調焦自準直儀底座和第二內調焦自準直儀底座上，所述精準離線定軸裝置還包括楔形透鏡替代部件，所述楔形透鏡替代部件包括楔形透鏡替代框、標準楔塊、標準楔塊擋塊、兩個標準楔塊壓條，楔形透鏡定位框和多個側擋塊，楔形透鏡替代框的中部設有楔形透鏡安放孔，楔形透鏡定位框固裝在楔形透鏡光機裝配架上，標準楔塊設置在標準楔塊安放孔上，標準楔塊的外部通過兩個標準楔塊壓條和標準楔塊擋塊固定，楔形透鏡替代框安裝在楔形透鏡定位框內，且楔形透鏡替代框通過多個側擋塊調整固定。本發明還提供了一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸方法，精準離線定軸方法的具體步驟為:步驟一、楔形透鏡替代部件的安裝，將楔形透鏡替代部件安裝到楔形透鏡光機裝配架內，步驟二、調整自準直儀，調整第一內調焦自準直儀底座，使第一內調焦自準直儀軸線與標準楔塊的前表面垂直并通過標準楔塊前 表面的十字叉絲中心，即第一內調焦自準直儀軸線與標準楔塊前表面的軸線重合，
調整第二內調焦自準直儀底座，使第二內調焦自準直儀軸線與標準楔塊的后表面垂直并通過標準楔塊后表面的十字叉絲中心，即第二內調焦自準直儀軸線與標準楔塊后表面的軸線重合， 步驟三、取下楔形透鏡替代部件，將楔形透鏡替代部件從楔形透鏡光機裝配架取下，步驟四、楔形透鏡在線拆裝單元的離線安裝，將光機粗裝配完成的楔形透鏡在線拆裝單元插入到楔形透鏡光機裝配平臺的楔形透鏡光機裝配架上；步驟五、楔形透鏡的批量化光機離線裝校，通過調整楔形透鏡在線拆裝單元上多個側擋塊上的膠頭頂絲來調整楔形透鏡在楔形透鏡定位框中的位置和姿態，直至第一內調焦自準直儀的反射光與基準光重合，第二內調焦自準直儀的反射光與基準光重合；步驟六、楔形透鏡的離線定軸，楔形透鏡前表面光軸與第一內調焦自準直儀重合，楔形透鏡后表面光軸與第二內調焦自準直儀重合，此時，楔形透鏡的精準離線定軸姿態調整完成，最后使用膠頭頂絲鎖緊固定；步驟七、利用大口徑光學聚焦與頻率轉化系統的精準離線裝校平臺進行離線定軸校驗，
在楔形透鏡大口徑光學聚焦和頻率轉換系統的精準離線裝校平臺上，將待檢測的大口徑光學聚焦與頻率轉換系統的楔形透鏡模塊安裝到所述精準離線裝校平臺上，將楔形透鏡替代部件插入到大口徑光學聚焦與頻率轉換系統內的楔形透鏡在線拆裝單元位置，調整楔形透鏡上的鼠籠機構，完成大口徑光學聚焦與頻率轉換系統的定軸；步驟八、至此，通過楔形透鏡光機裝配平臺、楔形透鏡基準件和一種楔形透鏡大口徑光學聚焦和頻率轉換系統的精準離線裝校平臺，基于楔形透鏡基準件進行基準統一，完成了楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸。本發明與現有技術相比具有以下效果:1.本發明的定軸角度精度體現在以下幾方面，具體是:(I)大口徑光學聚焦與頻率轉換系統裝配中，楔形透鏡在線拆裝單元安裝基準與導軌的垂直度誤差為5"；(2)楔形透鏡的楔角加工誤差為20"；(3)內調焦自準直儀的檢測誤差為2"；(4)楔形透鏡在線拆裝單元的重復安裝定位誤差為10"；(5)大口徑光學聚焦與頻率轉換系統離線裝校基準和在線安裝基準之間的加工誤差為10"；綜合全部誤差的情況下，通過標準差方法計算得到本發明的楔形透鏡定軸裝置和方法能夠實現定軸角度精度為25.1"，小于現有定軸精度要求的36"。2.本發明采用楔形透鏡光機裝配平臺、楔形透鏡基準件和一種楔形透鏡大口徑光學聚焦和頻率轉換系統的精準離線裝校平臺，基于楔形透鏡基準件進行基準統一，從而實現楔形透鏡光機裝配和大口徑光學聚焦和頻率轉換系統機械結構裝校的并行作業，提高了大口徑光學聚焦和頻率轉換系統的精準離線裝校平臺精密裝校的效率和柔性。3.本發明能夠用于大口徑光學聚焦與頻率轉換系統的精確定軸，實現了離線的高效批量裝校。
圖1為本發明的整體結構示意圖；圖2是楔形透鏡替代件的結構示意圖；圖3是楔形透鏡替代件的后視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:結合圖1-圖3說明本實施方式,本實施方式的一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置包括楔形透鏡光機裝配架1、光學平臺2、第一內調焦自準直儀底座3、第一內調焦自準直儀4、第二內調焦自準直儀底座5和第二內調焦自準直儀6，楔形透鏡光機裝配架I設置在光學平臺2的中部，第一內調焦自準直儀底座3和第二內調焦自準直儀底座5分別設置在楔形透鏡光機裝配架I的兩側，第一內調焦自準直儀4和第二內調焦自準直儀6分別設置在第一內調焦自準直儀底座3和第二內調焦自準直儀底座5上，所述精準離線定軸裝置還包括楔形透鏡替代部件，所述楔形透鏡替代部件包括楔形透鏡替代框7、標準楔塊8、標準楔塊擋塊9、兩個標準楔塊壓條10、楔形透鏡定位框17和多個側擋塊18，楔形透鏡替代框7的中部設有標準楔塊安放孔7-1，楔形透鏡定位框17固裝在楔形透鏡光機裝配架I上，標準楔塊8設置在標準楔塊安放孔7-1上，標準楔塊8的外部通過兩個標準楔塊壓條10和標準楔塊擋塊9固定,楔形透鏡替代框7安裝在楔形透鏡定位框17內，且楔形透鏡替代框7通過多個側擋塊18調整固定。本實施方式首先將楔形透鏡光機裝配架通過螺釘固定在光學平臺上，然后將楔形透鏡替代部件插入到楔形透鏡光機裝配架上，側面和基準面通過鎖緊螺釘鎖緊。將兩臺內調焦自準直儀初步安裝到位，并通過螺釘固定在光學平臺上；通過第一內調焦自準直儀底座3調整第一內調焦自準直儀4的位置，使第一內調焦自準直儀4的光軸垂直于標準楔塊前表面且通過前表面十字叉·絲；通過第二內調焦自準直儀底座5調整第二內調焦自準直儀6，使第二內調焦自準直儀6的光軸垂直于標準楔塊后表面且通過后表面十字叉絲。楔形透鏡光機裝配平臺調試完成后，第一內調焦自準直儀4代表了入射光光軸，第二內調焦自準直儀6代表了出射光光軸。
具體實施方式
二:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的標準楔塊8的前、后表面中心刻有微細十字叉絲。如此設置，作為定軸的參照物，定軸位置更加精確。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。本實施方式的標準楔塊的前后表面刻畫微細十字叉絲，標準楔塊的楔角與楔形透鏡理論楔角相同，前后表面兩個十字叉絲的位置根據楔形透鏡的理論光軸確定，并通過機械刻劃或鍍膜技術實現。
具體實施方式
三:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的楔形透鏡替代部件用于模擬實際的楔形透鏡在線拆裝單元，標準楔塊8前表面的十字叉絲中心代表了楔形透鏡前表面光軸，標準楔塊8后表面的十字叉絲中心代表了楔形透鏡后表面光軸，其定位方式和定位精度和大口徑光學聚焦與頻率轉換系統中楔形透鏡在線拆裝單元的定位方式和定位精度完全相同。如此設置，定位精度高。其它組成和連接關系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的標準楔塊8的外部通過設置在標準楔塊8上下兩端的兩個標準楔塊壓條10和標準楔塊擋塊9進行固定，標準楔塊8與標準楔塊擋9塊貼合以保證定位精度。如此設置，定位精度高。其它組成和連接關系與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的楔形透鏡光機裝配架I包括基座12、底板13、頂板14、第一側板15、第二側板16和基準板19，基座12固裝在光學平臺2上，底板13、頂板14、第一側板15和第二側板16組成矩形框體設置在基座12上，基準板19固定在所述的矩形框體內。如此設置，使用方便。其它組成和連接關系與具體實施方式
四相同。本實施方式的楔形透鏡替代部件7通過標準楔形透鏡框部件上側面、前面和后面的膠頭頂絲調整姿態，使楔形透鏡替代件位于中間位置，并且前表面緊靠標準楔形透鏡框，頂絲夾緊固定。
具體實施方式
六:結合圖2說明本實施方式，本實施方式精準離線定軸方法的具體步驟為:步驟一、楔形透鏡替代部件的安裝，將楔形透鏡替代部件安裝到楔形透鏡光機裝配架I內，步驟二、調整自準直儀，調整第一內調焦自準直儀底座3，使第一內調焦自準直儀4軸線與標準楔塊8的前表面垂直并通過標準楔塊8前表面的十字叉絲中心，即第一內調焦自準直儀4軸線與標準楔塊8前表面的軸線重合，調整第二內調焦自準直儀底座5，使第二內調焦自準直儀6軸線與標準楔塊8的后表面垂直并通過標準楔塊8后表面的十字叉絲中心，即第二內調焦自準直儀6軸線與標準楔塊8后表面的軸線重合，步驟三、取下楔形透鏡替代部件，將楔形透鏡替代部件從楔形透鏡光機裝配架I取下，步驟四、楔形透鏡在線拆裝單元的離線安裝，將光機粗裝配完成的楔形透鏡在線拆裝單元插入到楔形透鏡光機裝配平臺的楔形透鏡光機裝配架I上；步驟五、楔形透鏡的批量化光機離線裝校，通過調整楔形透鏡在線拆裝單元上多個側擋塊18上的膠頭頂絲來調整楔形透鏡在楔形透鏡定位框中的位置和姿態，直至第一內調焦自準直儀4的反射光與基準光重合，第二內調焦自準直儀6的反射光與基準光重合；步驟六、楔形透鏡的離線定軸，楔形透鏡前表面光軸與第一內調焦自準直儀4重合，楔形透鏡后表面光軸與第二內調焦自準直儀6重合，此時，楔形透鏡的精準離線定軸姿態調整完成，最后使用膠頭頂絲鎖緊固定；步驟七、利用大口徑光學聚焦 與頻率轉化系統的精準離線裝校平臺進行離線定軸校驗，
在楔形透鏡大口徑光學聚焦和頻率轉換系統的精準離線裝校平臺上，將待檢測的大口徑光學聚焦與頻率轉換系統的楔形透鏡模塊安裝到所述精準離線裝校平臺上，將楔形透鏡替代部件插入到大口徑光學聚焦與頻率轉換系統內的楔形透鏡在線拆裝單元位置，調整楔形透鏡上的鼠籠機構，完成大口徑光學聚焦與頻率轉換系統的定軸；步驟八、至此，通過楔形透鏡光機裝配平臺、楔形透鏡基準件和一種楔形透鏡大口徑光學聚焦和頻率轉換系統的精準離線裝校平臺，基于楔形透鏡基準件進行基準統一，完成了楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸。本實施方式的以上步驟可以并行操作，定軸的精度依靠基準裝校元件來傳遞和保證，從而實現了并行的批量化裝校。因此能夠實現楔形透鏡光軸、導軌和大口徑光學聚焦與頻率轉換系統機械接口法蘭中心法線重合，即在楔形透鏡全形成運動過程中，楔形透鏡光軸始終與大口徑光學聚焦與頻率轉換系統機械接口法蘭·中心法線重合，且不離軸。作為實現本發明定軸方法所使用的一種楔形透鏡大口徑光學聚焦和頻率轉換系統的離線裝校平臺包括支撐平臺、基準模塊、重力補償模塊、光學聚焦于頻率轉換系統、普通光學平臺、第一內調焦望遠鏡、第一內調焦自準直望遠鏡調整座、第二內調焦望遠鏡和第二內調焦自準直望遠鏡調整座，支撐平臺和普·通光學平臺并列設置在實驗地基上，并精確調平，重力補償模塊設置在支撐平臺的首端，基準模塊固裝在支撐平臺的末端，光學聚焦于頻率轉換系統的一端設置在重力補償模塊上，光學聚焦于頻率轉換系統的另一端與基準模塊連接，第一內調焦自準直望遠鏡調整座和第二內調焦自準直望遠鏡調整座由左至右依次設置在普通光學平臺上，第一內調焦望遠鏡設置在第一內調焦自準直望遠鏡調整座上，第二內調焦望遠鏡設置在第二內調焦自準直望遠鏡調整座上，所述基準模塊包括支撐法蘭、角度轉移法蘭、角度補償鏡座、第一基準鏡、第一壓板、第二基準鏡和第二壓板，支撐法蘭上設有透光孔，支撐法蘭固裝在支撐平臺的末端，角度轉移法蘭固裝在支撐法蘭上，角度轉移法蘭上開有第一調焦孔和第二調焦孔，角度補償鏡座設置在角度轉移法蘭的第二調焦孔上，第一基準鏡和第二基準鏡分別通過第一壓板和第二壓板固裝在第一調焦孔和第二調焦孔上，且第一內調焦望遠鏡的軸線與第一基準鏡垂直并穿過第一基準鏡的中心，第二內調焦望遠鏡的軸線與第二基準鏡垂直并穿過第二基準鏡的中心。所述重力補償模塊包括升降機支撐座、蝸輪絲杠升降機、頂釘、測力傳感器和手輪，蝸輪絲杠升降機設置在升降機支撐座上，測力傳感器設置在蝸輪絲杠升降機的絲杠上端，頂釘安裝在測力傳感器上，手輪安裝在蝸輪絲杠升降機的輸入軸上。作為實現本發明定軸方法所使用的楔形透鏡基準件即為光學聚焦于頻率轉換系統，所述光學聚焦于頻率轉換系統包括定位法蘭、過渡模塊、聚焦模塊、頻率轉換模塊、窗口模塊、真空窗口、I型頻率轉換晶體、第一II型頻率轉換晶體、第二 II型頻率轉換晶體、楔形透鏡、BSG元件、CPP元件、真空隔離片和屏蔽片，定位法蘭、過渡模塊、聚焦模塊、頻率轉換模塊和窗口模塊由左至右依次設置，從光路入射方向，光學元件由右至左排布依次為真空窗口、I型頻率轉換晶體、第一 II型頻率轉換晶體、第二 II型頻率轉換晶體、楔形透鏡、BSG元件、CPP元件、真空隔離片和屏蔽片，其中，真空窗口設置在窗口模塊上，I型頻率轉換晶體、第一 II型頻率轉換晶體和第二 II型頻率轉換晶體設置在頻率轉換模塊上，楔形透鏡、BSG元件、CPP元件、真空隔離片和屏蔽片設置在聚焦模塊上。
所述入射光軸垂直于I型頻率轉換晶體、第一 II型頻率轉換晶體和第二 II型頻率轉換晶體，出射光軸垂直且通過定位法蘭的中心，入射光軸和出射光軸之間的夾角為3.96 °。
權利要求
1.一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置，它包括楔形透鏡光機裝配架(I)、光學平臺(2)、第一內調焦自準直儀底座(3)、第一內調焦自準直儀(4)、第二內調焦自準直儀底座(5 )和第二內調焦自準直儀(6 )，楔形透鏡光機裝配架(I)設置在光學平臺(2 )的中部，第一內調焦自準直儀底座(3)和第二內調焦自準直儀底座(5)分別設置在楔形透鏡光機裝配架(I)的兩側，第一內調焦自準直儀(4)和第二內調焦自準直儀(6)分別設置在第一內調焦自準直儀底座(3 )和第二內調焦自準直儀底座(5 )上，其特征在于:所述精準離線定軸裝置還包括楔形透鏡替代部件，所述楔形透鏡替代部件包括楔形透鏡替代框(7)、標準楔塊(8)、標準楔塊擋塊(9)、兩個標準楔塊壓條(10)、楔形透鏡定位框(17)和多個側擋塊(18)，楔形透鏡替代框(7)的中部設有標準楔塊安放孔(7-1)，楔形透鏡定位框(17)固裝在楔形透鏡光機裝配架(I)上，標準楔塊(8)設置在標準楔塊安放孔(7-1)上，標準楔塊(8)的外部通過兩個標準楔塊壓條(10 )和標準楔塊擋塊(9 )固定，楔形透鏡替代框(7 )安裝在楔形透鏡定位框(17)內，且楔形透鏡替代框(7)通過多個側擋塊(18)調整固定。
2.根據權利要求1所述一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置與方法，其特征在于:所述標準楔塊(8)的前、后表面中心刻有微細十字叉絲。
3.根據權利要求2所述一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置，其特征在于:所述楔形透鏡替代部件用 于模擬實際的楔形透鏡在線拆裝單元，標準楔塊(8)前表面的十字叉絲中心代表了楔形透鏡前表面光軸，標準楔塊(8)后表面的十字叉絲中心代表了楔形透鏡后表面光軸，其定位方式和定位精度和大口徑光學聚焦與頻率轉換系統中楔形透鏡在線拆裝單元的定位方式和定位精度完全相同。
4.根據權利要求3所述一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置，其特征在于:所述標準楔塊(8 )的外部通過設置在標準楔塊(8 )上下兩端的兩個標準楔塊壓條(10 )和標準楔塊擋塊(9)進行固定，標準楔塊(8)與標準楔塊擋塊(9)貼合以保證定位精度。
5.根據權利要求4所述一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置與方法，其特征在于:所述楔形透鏡光機裝配架(I)包括基座(12)、底板(13)、頂板(14)、第一側板(15)、第二側板(16)和基準板(19)，基座(12)固裝在光學平臺(2)上，底板(13)、頂板(14)、第一側板(15)和第二側板(16)組成矩形框體設置在基座(12)上，基準板(19)固定在所述的矩形框體內。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸方法，其特征在于:所述精準離線定軸方法的具體步驟為: 步驟一、楔形透鏡替代部件的安裝， 將楔形透鏡替代部件安裝到楔形透鏡光機裝配架(I)內， 步驟二、調整自準直儀， 調整第一內調焦自準直儀底座(3 )，使第一內調焦自準直儀(4)軸線與標準楔塊(8 )的前表面垂直并通過標準楔塊(8)前表面的十字叉絲中心，即第一內調焦自準直儀(4)軸線與標準楔塊(8)前表面的軸線重合， 調整第二內調焦自準直儀底座(5 )，使第二內調焦自準直儀(6 )軸線與標準楔塊(8 )的后表面垂直并通過標準楔塊(8)后表面的十字叉絲中心，即第二內調焦自準直儀(6)軸線與標準楔塊(8)后表面的軸線重合， 步驟三、取下楔形透鏡替代部件，將楔形透鏡替代部件從楔形透鏡光機裝配架(I)取下， 步驟四、楔形透鏡在線拆裝單元的離線安裝， 將光機粗裝配完成的楔形透鏡在線拆裝單元插入到楔形透鏡光機裝配平臺的楔形透鏡光機裝配架(I)上； 步驟五、楔形透鏡的批量化光機離線裝校， 通過調整楔形透鏡在線拆裝單元上多個側擋塊(18)上的膠頭頂絲來調整楔形透鏡在楔形透鏡定位框中的位置和姿態，直至第一內調焦自準直儀(4)的反射光與基準光重合，第二內調焦自準直儀(6)的反射光與基準光重合； 步驟六、楔形透鏡的離線定軸， 楔形透鏡前表面光軸與第一內調焦自準直儀(4)重合，楔形透鏡后表面光軸與第二內調焦自準直儀(6)重合，此時，楔形透鏡的精準離線定軸姿態調整完成，最后使用膠頭頂絲鎖緊固定； 步驟七、利用大口徑光學聚焦與頻率轉化系統的精準離線裝校平臺進行離線定軸校驗， 在楔形透鏡大口徑光學聚焦和頻率轉換系統的精準離線裝校平臺上，將待檢測的大口徑光學聚焦與頻率轉換系統的楔形透鏡模塊安裝到所述精準離線裝校平臺上，將楔形透鏡替代部件插入到大口徑光學聚焦與頻率轉換系統內的楔形透鏡在線拆裝單元位置，調整楔形透鏡上的鼠籠機構，完成大口徑光學聚焦與頻率轉換系統的定軸； 步驟八、至此，通過楔形透鏡光機裝配平臺、楔形透鏡基準件和一種楔形透鏡大口徑光學聚焦和頻率轉換系統的精準離線裝校平臺，基于楔形透鏡基準件進行基準統一，完成了楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸。
全文摘要
一種楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸裝置與方法，它涉及一種離線定軸裝置與方法。本發明為了解決現有離線定軸裝置與方法無法實現高批量化和高精準定軸的問題。本發明的裝置楔形透鏡光機裝配架設置在光學平臺中部，兩個自準直儀底座分別設置在楔形透鏡光機裝配架的兩側，楔形透鏡替代件固裝在楔形透鏡光機裝配架上。方法1、安裝楔形透鏡替代部件；2、調整自準直儀；3、取下楔形透鏡替代部件，4、楔形透鏡在線拆裝單元的離線安裝；5、楔形透鏡的批量化光機離線裝校；6、楔形透鏡的離線定軸；7、離線裝校平臺進行離線定軸校驗；8、完成定軸校驗；9、完成精準離線定軸。本發明用于楔形透鏡拆裝單元的精準離線定軸。
文檔編號G02B27/62GK103235419SQ201310156208
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者梁迎春, 盧禮華, 張慶春, 于福利, 袁曉東, 熊召 申請人:哈爾濱工業大學