一種曲面復(fù)眼透鏡的制作裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種曲面復(fù)眼透鏡的制作裝置，具體涉及一種基于微滴噴射與光固化技術(shù)在曲面基底上獲得復(fù)眼透鏡的制作裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]曲面仿生復(fù)眼具有體積小、重量輕、視場(chǎng)大、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，在軍事、醫(yī)療、航天航空、特殊目標(biāo)搜索與跟蹤、身份識(shí)別、測(cè)速和均勻照明等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景，其中，曲面復(fù)眼透鏡的制作是實(shí)現(xiàn)仿生復(fù)眼成像系統(tǒng)上述優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]曲面復(fù)眼透鏡的制作瓶頸主要體現(xiàn)在如何在曲面基底上實(shí)現(xiàn)微透鏡陣列的制造。傳統(tǒng)的曲面復(fù)眼透鏡制作技術(shù)，采用單個(gè)小眼透鏡獨(dú)立制作，然后拼接組合成曲面排布的微透鏡陣列，其制造過程復(fù)雜、效率低、而且裝調(diào)困難，難以實(shí)現(xiàn)小型化和集成化。現(xiàn)有較為先進(jìn)的曲面復(fù)眼透鏡制作技術(shù):如直接加工法，采用特殊設(shè)備在三維曲面基底上直接進(jìn)行激光刻蝕或單點(diǎn)金剛石加工，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)復(fù)眼透鏡制造，但工藝復(fù)雜，效率低，成本高。薄膜變形法是基于光刻技術(shù)首先在彈性材料的基底上制作平面復(fù)眼透鏡，然后通過氣壓差使得基底薄膜產(chǎn)生變形，從而獲得曲面復(fù)眼透鏡，由于密封性能及基底變形程度等原因，導(dǎo)致無法獲得精確的曲率和較為復(fù)雜的形狀。因此，曲面復(fù)眼透鏡的高效率、高精度及低成本的制作技術(shù)，已成為目前制約人工曲面復(fù)眼發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸。
[0004]另一方面，利用噴射點(diǎn)膠技術(shù)制造微透鏡陣列操作簡(jiǎn)單、高效率，例如于2013年8月28日授權(quán)公告的公告號(hào)為CN102253437B、名稱為“一種微透鏡陣列的制備方法”的中國(guó)發(fā)明專利，然而利用該技術(shù)制造的微透鏡陣列只僅能實(shí)現(xiàn)平面微透鏡的制造，仍然無法突破在曲面基底上直接成型微透鏡陣列的屏障。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有曲面復(fù)眼透鏡制作技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種利用微滴噴射和光固化技術(shù)實(shí)現(xiàn)在曲面基底上制作曲面復(fù)眼透鏡的裝置，通過該裝置制作曲面復(fù)眼透鏡具有操作簡(jiǎn)單、高效率、高精度和低成本等優(yōu)點(diǎn)，且可根據(jù)需要獲取具有不同曲率及形狀的曲面微復(fù)眼透鏡。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:
[0007]一種曲面復(fù)眼透鏡的制作裝置，包括框架、用于固定欲加工的曲面基底的轉(zhuǎn)臺(tái)、直接或間接安裝在框架上可帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)在三維空間內(nèi)多軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置、安裝在框架上位于轉(zhuǎn)臺(tái)上方的噴射裝置、安裝在框架上也位于轉(zhuǎn)臺(tái)上方的光固化裝置以及控制系統(tǒng)。
[0008]所述的控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、微滴噴射模塊、光固化模塊以及運(yùn)動(dòng)模塊，該運(yùn)動(dòng)模塊包括控制各電機(jī)動(dòng)作的各電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
[0009]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括可帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置及其上轉(zhuǎn)臺(tái)或者噴射裝置平移或升降的XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)或/和Z軸升降平臺(tái)；還包括CCD圖像傳感器，該CCD圖像傳感器安裝在所述框架上，位于所述轉(zhuǎn)臺(tái)的上方，其用以采集所述曲面基底的圖像，并將該圖像傳輸給控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)處理得到曲面基底頂點(diǎn)的坐標(biāo)。所述的控制系統(tǒng)可以包括計(jì)算機(jī)、微滴噴射模塊、光固化模塊、運(yùn)動(dòng)模塊以及圖像處理模塊，該運(yùn)動(dòng)模塊包括控制各電機(jī)動(dòng)作的各電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
[0010]優(yōu)選地，所述的旋轉(zhuǎn)裝置包括至少兩根伸縮機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)；每根伸縮機(jī)構(gòu)的下端直接或間接鉸接安裝在框架上，上端鉸接在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，且各根伸縮機(jī)構(gòu)在圓周方向均勻分布，該伸縮機(jī)構(gòu)包括固定桿及可相對(duì)固定桿伸縮的移動(dòng)桿；該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子部分與所述的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)連接，動(dòng)子部分與所述的轉(zhuǎn)臺(tái)連接。
[0011]優(yōu)選地，所述的伸縮機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括可起到導(dǎo)向作用的導(dǎo)向桿。
[0012]優(yōu)選地，所述的伸縮機(jī)構(gòu)通過一直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)伸縮，該直線電機(jī)的定子即為所述的固定桿，該直線電機(jī)的動(dòng)子即為所述的移動(dòng)桿，且該直線電機(jī)的定子通過一個(gè)鉸鏈直接或間接連接在框架上，該直線電機(jī)的動(dòng)子通過一個(gè)球鉸鏈連接在所述的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上。
[0013]優(yōu)選地，所述的XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安裝在所述框架上，所述的旋轉(zhuǎn)裝置安裝在該XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，該XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)用以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)裝置在X、Y方向上的移動(dòng)；所述的Z軸升降平臺(tái)安裝在所述框架上，所述的噴射裝置安裝在該Z軸升降平臺(tái)上，該Z軸升降平臺(tái)用以實(shí)現(xiàn)該噴射裝置沿著Z向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0014]優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝有一個(gè)用以裝夾曲面基底的裝夾機(jī)構(gòu)，該裝夾機(jī)構(gòu)采用特殊夾具或者真空吸盤；該真空吸盤可以作為所述的轉(zhuǎn)臺(tái)。
[0015]采用上述方案后，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.本實(shí)用新型通過設(shè)置可以在三維空間內(nèi)任意旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)，帶動(dòng)曲面基底轉(zhuǎn)動(dòng)，使曲面基底的各個(gè)噴射工位可以按照預(yù)定的軌跡旋轉(zhuǎn)到噴射裝置的噴嘴下方，從而可以利用微滴噴射及光固化技術(shù)結(jié)合多軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)制作曲面復(fù)眼透鏡，不僅操作簡(jiǎn)單、周期短、精度高，而且制作成本低廉。
[0017]2.本實(shí)用新型可以根據(jù)需要選擇不同曲率及形狀的基底材料，滿足各種特殊曲面復(fù)眼透鏡的制作要求，具有良好的適應(yīng)性及穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型所述曲面復(fù)眼透鏡制作裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型所述曲面復(fù)眼透鏡制作裝置的控制系統(tǒng)示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型所述曲面復(fù)眼透鏡制作流程示意圖；
[0021]圖4是曲面復(fù)眼透鏡排列方式示意圖一；
[0022]圖5是曲面復(fù)眼透鏡排列方式示意圖二 ；
[0023]圖6是本實(shí)用新型加工其中一種曲面復(fù)眼透鏡微滴噴射軌跡示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
[0025]本實(shí)用新型所揭示的是一種曲面復(fù)眼透鏡的制作裝置，如圖1、2所示，為本實(shí)用新型所述裝置的較佳實(shí)施例。所述的曲面復(fù)眼透鏡制作裝置包括框架1、用于固定欲加工的曲面基底2的轉(zhuǎn)臺(tái)3、直接或間接安裝在框架I上可帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)3在三維空間內(nèi)多軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置4、安裝在框架I上的噴射裝置5、安裝在框架I上的光固化裝置(圖中未示出)以及控制系統(tǒng)，還可以進(jìn)一步包括XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6、Z軸升降平臺(tái)7或/和CXD圖像傳感器(圖中未示出)。其中:
[0026]所述的框架I用以固定安裝各部件，其結(jié)構(gòu)形式可以有多種，對(duì)于本實(shí)施例，該框架I包括底座11、安裝在該底座11上的若干立柱12、固定在立柱12頂端的連接板13。
[0027]所述的轉(zhuǎn)臺(tái)3用以固定欲加工的曲面基底2。為了方便所述曲面基底2的固定，可以在該轉(zhuǎn)臺(tái)3上安裝一個(gè)裝夾機(jī)構(gòu)用以裝夾曲面基底2，該裝夾機(jī)構(gòu)可以采用特殊夾具或者真空吸盤等，本實(shí)施例采用真空吸盤31吸附固定所述的曲面基底2，也可以直接以真空吸盤31作為所述的轉(zhuǎn)臺(tái)3。
[0028]所述的旋轉(zhuǎn)裝置4用以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)3在三維空間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)3上的曲面基底2在任意方向及任意角度旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)裝置4可以采用多種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例優(yōu)選的，該旋轉(zhuǎn)裝置4包括至少兩根伸縮機(jī)構(gòu)41、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)42以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)43。該伸縮機(jī)構(gòu)41以設(shè)置三根或六根為最佳，本實(shí)施例中設(shè)置有三根伸縮機(jī)構(gòu)41，每根伸縮機(jī)構(gòu)41的下端直接或間接鉸接安裝在框架I上，上端鉸接在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)42上，且各根伸縮機(jī)構(gòu)41在圓周方向均勻分布。該伸縮機(jī)構(gòu)41包括固定桿411及可相對(duì)固定桿411伸縮的移動(dòng)桿412，還可以進(jìn)一步包括可起到導(dǎo)向作用的導(dǎo)向桿413。為了實(shí)現(xiàn)固定桿411及移動(dòng)桿412之間的伸縮移動(dòng)，可以采用多種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例中，通過一直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)伸縮，即該直線電機(jī)的定子即為所述的固定桿411，直線電機(jī)的動(dòng)子即為所述的移動(dòng)桿412，為了方便該直線電機(jī)與上下部件的鉸接，該直線電機(jī)的定子通過一個(gè)鉸鏈414直接或間接連接在框架I上，該直線電機(jī)的動(dòng)子通過一個(gè)球鉸鏈415連接在所述的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)42上。所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)43可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)3的旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)43的定子部分與所述的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)42連接，動(dòng)子部分與所述的轉(zhuǎn)臺(tái)3連接。所述的各根伸縮機(jī)構(gòu)41可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)42相對(duì)水平面的旋轉(zhuǎn)，設(shè)置兩根伸縮機(jī)構(gòu)只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，而設(shè)置三根相關(guān)聯(lián)的伸縮機(jī)構(gòu)則可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)水平面任意方向的旋轉(zhuǎn)。所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)43可以帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)3 (真空吸盤31)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)曲面基底2沿自身轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。多根伸縮機(jī)構(gòu)41以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)43的聯(lián)動(dòng)則可以實(shí)現(xiàn)曲面基底2在三維空間內(nèi)的任意旋轉(zhuǎn)。
[0029]所述噴射裝置5的噴嘴51位于所述轉(zhuǎn)臺(tái)3的上方，其用于將UV膠水從噴嘴51射出形成微液滴。
[0030]所述光固化裝置用于將噴射成球冠形的微液滴固化為微透鏡，其安裝在框架I上位于所述轉(zhuǎn)臺(tái)3的上方。
[0031]為了方便所述曲面基底2與所述噴射裝置5的噴嘴51之間的初始定位，可以進(jìn)一步設(shè)置可帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置4及其上轉(zhuǎn)臺(tái)3或者噴射裝置5平移或升降的XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6或/和Z軸升降平臺(tái)7。
[0032]所述的XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6安裝在所述框架I上，可以安裝在所述的底座11上，所