專利名稱：光學零件的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學測量技術(shù)，尤其是光學零件的測量方法。
背景技術(shù)：
光學零件中心間距的測量在光學裝配中經(jīng)常使用，對于精度要求較高的光學系統(tǒng)來說， 為了提高光學系統(tǒng)的裝配精度，保證光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量，需要對光學零件的裝配結(jié)果進行 檢測。對常規(guī)的共軸光學系統(tǒng)中光學零件中心間距的測量方法很多，而對于非共軸且有一定 空間角度的光學系統(tǒng)中光學零件中心間距的測量方法比較少，急需一種測量精度高、可操作 性強的測量方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測量精度高、可操作性強的光學零件的測量方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案 光學零件的測量方法測量步驟如下
(1) 用三維數(shù)字化儀對光學零件特征進行實體測量，得到光學零件特征數(shù)據(jù)；
(2) 根據(jù)所測得光學零件實體特征數(shù)據(jù)，用三維造型軟件，建立各光學零件相應(yīng)的三 維數(shù)學模型；
(3) 將全部光學零件中的一部分進行實體裝配，形成不完整實體，對不完整實體中的 光學零件的位置關(guān)系進行測量，得到光學零件在不完整實體中的位置數(shù)據(jù)；
(4) 根據(jù)測得的光學零件在不完整實體中的位置數(shù)據(jù)，將已建立的各光學零件的三維 數(shù)學模型中與實際完成的不完整實體對應(yīng)的光學零件模型進行虛擬裝配，得到不完整實體的 虛擬裝配三維數(shù)學模型；
(5) 在不完整實體的基礎(chǔ)上繼續(xù)進行實體裝配，根據(jù)需要對所裝配零件在不完整實體 中的位置關(guān)系進行實體測量，得到更多的光學零件在不完整實體中的位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)新增 零件的實際位置數(shù)據(jù)將與新增零件對應(yīng)的三維數(shù)學模型進行虛擬裝配；(6) 判斷是否得到了所有測量需用到零件的虛擬裝配三維數(shù)學模型，若"否"則繼續(xù) 執(zhí)行步驟(5)，直到得到了所有測量需用到光學零件的虛擬裝配三維數(shù)學模擬；若"是" 則向下執(zhí)行步驟(7);
(7) 在虛擬裝配三維數(shù)學模型中，對所需的光學零件間的相對位置數(shù)據(jù)進行虛擬測量 和/或相關(guān)尺寸的計算，獲得所要得到數(shù)據(jù)。
所述三維數(shù)字化儀為三坐標測量機，測量的環(huán)境溫度為2(TC ±2°C 。
本發(fā)明使用三維數(shù)字化儀和三維造型軟件，先對各零件進行實體測量、虛擬建模，然后 對零件進行實體裝配、虛擬裝配，再對零件進行實體裝配、虛擬裝配、測量，直到裝配為完 整實體的這種邊裝配邊測量的光學零件測量方法，與現(xiàn)有的一次裝配完成，測量得到單一數(shù) 據(jù)的測量方法相比能夠更全面、更準確的得到光學系統(tǒng)的全部裝配情況，是一種測量精度高 、可操作性強的光學零件的測量方法。
使用三坐標測量機在溫度2(TC士2。C范圍內(nèi)，可以精確的測得零件和部件的尺寸、形狀 及相互位置的數(shù)據(jù)，并可對連續(xù)曲面進行掃描。


圖l是透鏡裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所提供的光學零件測量方法，測量的環(huán)境溫度為2(TC士2。C，以測量光學零件透 鏡4和膠合透鏡1的中心間距為例，其測量方法的具體步驟如下
(1) 用三坐標測量機對光學零件鏡筒2、透鏡4、膠合透鏡1和調(diào)整塊3用特征測量法進 行實體測量，得到各個零件厚度、長度、曲面等特征的相關(guān)數(shù)據(jù)，也可以使用掃描測量的方 法進行測量；
(2) 根據(jù)測得的零件特征數(shù)據(jù)在三維造型軟件SolidWorks軟件環(huán)境下對上述光學零件 進行數(shù)學建模，得到各個零件的三維數(shù)學模型；
(3) 將鏡筒2按圖1所示方式安裝到三坐標測量機的測量平臺上固定，然后將膠合透鏡l 裝入鏡筒2中，形成一個不完整的實體，對裝配好的不完整實體進行實體測量，測量鏡筒2的 外表面特征和膠合透鏡l的上表面特征，得到二者在實體裝配中的位置數(shù)據(jù)；
(4) 根據(jù)鏡筒2和膠合透鏡1在不完整實體中的實際位置，在SolidWorks軟件環(huán)境中，對鏡筒2和膠合透鏡1的三維數(shù)學模型進行虛擬裝配，也即是對測量的特征進行匹配，得到不 完整實體的虛擬三維數(shù)學模型；
(5) 保持已裝配好的不完整實體不動，將調(diào)整塊3和透鏡4依次裝入鏡筒2中，測量透鏡 4的上表面，得到透鏡4在鏡筒2中的位置數(shù)據(jù)；
(6) 根據(jù)透鏡4在鏡筒2中的位置數(shù)據(jù)，將透鏡4裝入步驟(4)所得到的不完整實體的 虛擬三維數(shù)學模型中，形成新的虛擬三維數(shù)學模型；
(7) 經(jīng)判斷得知，已經(jīng)測得所有需用到的零件的虛擬裝配三維數(shù)學模型，則繼續(xù)向下
執(zhí)行；
(8) 對包含裝配件透鏡4和膠合透鏡1的虛擬三維數(shù)學模型進行尺寸的計算，得到我們 需要的光學零件中心間距，當然也可以得到二者的光軸偏差。
當然此光學零件的測量方法有更廣的應(yīng)用范圍，并不局限于測量光學零件的中心間距， 也可以用于空間夾角、光軸偏差等的測量，此方法不但可以用于光學零件的測量，還可以用 于非光學零件空間位置的測量；三維造型軟件也不局限于SolidWorks軟件，任何能夠進行三 維建模的軟件均可以用于本方法中。
權(quán)利要求
1.光學零件的測量方法，其特征在于該測量方法的測量步驟如下用三維數(shù)字化儀對光學零件特征進行實體測量，得到光學零件特征數(shù)據(jù)；根據(jù)所測得光學零件實體特征數(shù)據(jù)，用三維造型軟件，建立各光學零件相應(yīng)的三維數(shù)學模型；將全部光學零件中的一部分進行實體裝配，形成不完整實體，對不完整實體中的光學零件的位置關(guān)系進行實體測量，得到光學零件在不完整實體中的位置數(shù)據(jù)；根據(jù)測得的光學零件在不完整實體中的位置數(shù)據(jù)，將已建立的各光學零件的三維數(shù)學模型中與實際完成的不完整實體對應(yīng)的光學零件模型進行虛擬裝配，得到不完整實體的虛擬裝配三維數(shù)學模型；在不完整實體的基礎(chǔ)上繼續(xù)進行實體裝配，根據(jù)需要對所裝配零件在不完整實體中的位置關(guān)系進行實體測量，得到更多的光學零件在不完整實體中的位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)新增零件的實際位置數(shù)據(jù)將與新增零件對應(yīng)的三維數(shù)學模型進行虛擬裝配；判斷是否得到了所有測量需用到零件的虛擬裝配三維數(shù)學模型，若“否”則繼續(xù)執(zhí)行步驟(5)，直到得到了所有測量需用到光學零件的虛擬裝配三維數(shù)學模擬；若“是”則向下執(zhí)行步驟(7)；在虛擬裝配三維數(shù)學模型中，對所需的光學零件間的相對位置數(shù)據(jù)進行虛擬測量和/或相關(guān)尺寸的計算，獲得所要得到數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的光學零件的測量方法，其特征在于所述三維數(shù)字化儀為三坐標 測量機，測量的環(huán)境溫度為2(TC士2。C。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學零件的測量方法，測量步驟為1.用三維數(shù)字化儀對光學零件特征進行測量；2.根據(jù)所測得光學零件特征數(shù)據(jù)，用三維造型軟件建立各光學零件相應(yīng)的三維數(shù)學模型；3.將光學零件進行實體裝配，形成不完整實體，對不完整實體中的光學零件的位置關(guān)系進行測量；4.根據(jù)測得的位置關(guān)系數(shù)據(jù)，將已建立的各光學零件的三維數(shù)學模型進行虛擬裝配；5.繼續(xù)進行裝配、測量；6.判斷是否得到了所有測量需用到零件的虛擬裝配三維數(shù)學模擬，若“否”則執(zhí)行步驟(5)，直到得到所有測量需用到零件的虛擬裝配三維數(shù)學模擬；若“是”則向下執(zhí)行；7.對虛擬裝配三維數(shù)學模型進行測量和/或相關(guān)尺寸的計算，獲得所要得到的光學零件數(shù)據(jù)。
文檔編號G06T17/00GK101598539SQ20091030382
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者王戰(zhàn)勝 申請人:中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所