一种透镜检测装置的制作方法

本发明涉及透镜检测设备领域，具体地指一种透镜检测装置。

背景技术：

透镜是光学设备中常用的光学元件，应用范围广泛。由于其为精密光学元器件，故加工精度要求较高，加工完成后，透镜外径和中心厚是两项重要参数，这些参数加工的准确与否，直接决定了加工质量的好坏。传统的透镜外径和中心厚的检测方法是人工分别检测外径和中心厚。人工检测外径时，由工人将透镜置于外径检测工作台，该工作台对称布置一对外径探针，触发外径探针使之伸出探头，待外径探头接触透镜外径时，通过显示器读出外径数值，然后手工旋转透镜，同时观看显示器外径数值，来判断该透镜外径是否符合要求。人工检测中心厚时，由工人将透镜置于中心厚检测仪的工作台，开取检测光源，则中心厚检测仪可显示被检透镜中心厚数值，人工判断该数值是否符合要求，然后取下透镜放置于良品或不良品料盘。这种检测方法需要人工手动上下料、手动旋转透镜、肉眼观察检测数值，人工判断检测数值是否合格等，劳动强度大，耗时耗力，效率低下，精度较低，而且成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、可靠性好、适用于多种外径尺寸、对透镜表面无损伤的透镜外径误差和中心厚度的检测装置。

本发明的技术方案为：一种透镜检测装置，包括基座；所述的基座上设置有用于水平承载透镜的载具；所述载具的上方设置有用于检测透镜中心厚度的第一检测装置；所述的第一检测装置包括固定在基座上的固定支架以及设置于固定支架上可调节竖向位置的检测镜头，所述检测镜头位于载具的上方，

其特征在于，还包括设置于载具四周用于检测透镜外径误差的第二检测装置，所述第二检测装置包括位于载具四周并沿载具周向间隔布置的≥4个的气动位移传感器，所述气动位移传感器为检测端可沿透镜径向移动至与透镜边缘接触的位移传感器，所述气动位移传感器通过安装装置可径向调整地连接于基座上。。

优选的，所述安装装置包括支撑架和安装盘，所述载具包括固定在基座上用于将透镜水平夹紧的气动三爪卡盘，所述支撑架为将气动三爪卡盘围合在内的框形结构，所述安装盘位于支撑架顶部并开有与气动三爪卡盘对应的圆孔，所述安装盘上设有用于装配气动位移传感器的安装支架。

进一步的，所述安装盘在圆孔周围间隔设有径向的安装通槽，所述安装支架对应位于安装通槽内，所述安装支架与安装盘间设有可径向调整安装支架位置的连接结构。

更进一步的，所述连接结构包括安装支架周向的一侧设置的安装耳，安装耳上开有长度沿径向的腰孔，安装盘在腰孔处对应设有多个径向间隔设置的调节螺孔，蝶形螺栓穿过腰孔进入调节螺孔将安装支架、安装盘固定连接。

更进一步的，所述安装支架底部设有定位凸台，所述安装通槽底部沿径向间隔设有定位孔，所述定位凸台进入定位孔内。

优选的，所述气动三爪卡盘包括水平圆形的卡盘本体以及在卡盘本体上等夹角布置、水平径向滑动的卡爪，各所述卡爪上端设置有用于承载透镜的治具，所述卡爪与治具间设有避免径向移动的限位结构。

进一步的，所述治具为l型结构，包括与卡爪固连的水平部以及水平部径向外端朝上延伸形成的竖直部，所述竖直部径向内侧下凹形成与透镜边缘配合的台阶面，所述台阶面上设有硅胶层。

更进一步的，所述限位结构包括卡爪顶面设置的切向的限位槽，所述治具底部设置对应的限位凸起，所述限位凸起进入限位槽内且卡爪与治具间竖向螺栓连接。

进一步的，所述支撑架为长方体结构，所述安装盘包括一对沿支撑架的长度方向的平行边以及将两平行边端部对应连接的弧形边，所述安装槽径向朝外的槽口位于安装盘的弧形边上。

更进一步的，所述安装通槽在圆孔周围沿透镜直径成对设置，所述安装通槽数量≥2n个，n为≥3的正整数。

优选的，所述的固定支架上安装有沿竖向布置的导向杆和螺杆，所述的导向杆上穿设有固定支座，所述的检测镜头安装在固定支座上，所述的固定支架上设置有驱动螺杆旋转的电机，所述的固定支座与螺杆传动连接并通过螺杆驱动沿导向杆移动。

本发明的有益效果为：

1.气动位移传感器固定于安装支架上，安装盘上的安装通槽保证多个气动传感器之间的角度位置关系，限制了安装支架仅能径向移动，安装支架通过腰孔、调节螺孔的配合可径向调整的安装于安装盘上，从而调整气动位移传感器的径向位置以适应不同外径尺寸的透镜。

2.安装通槽底部的定位孔与安装支架的定位凸台配合保证了气动传感器与透镜之间的径向距离，需调整气动传感器与透镜间的径向位置时，使定位凸台与不同的定位孔配合即可。

3.三爪联动气动卡盘安装于基座上，三爪联动卡盘具有自定心作用，检测开始前夹紧被检透镜，夹紧时气爪上的定制治具与被检透镜直接接触，检测结束后释放被检透镜，治具上的柔性硅胶层对透镜边缘进行保护，避免划伤。

4.结构简单，操作方便，检测时，气动位移传感器的测头伸出与被检透镜外圆接触，获得测头的伸出量(位移值)，检测结束后，气动位移传感器的测头回到原位；上位机用于对多个气动位移传感器的检测数据进行组合计算，获得多组透镜外径计算值，分析被检透镜的外径误差是否在允许范围内，从而判定被检透镜是否合乎规格。

附图说明

图1为本发明的检测装置轴视图；

图2为本发明的检测装置主视图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为图3中a处放大图；

图5为图3中b处放大图；

图6为安装盘平面示意图；

图7为安装支架结构示意图；

其中：1-基座；2-气动三爪卡盘；3-治具；4-气动位移传感器；5-支撑架；6-安装盘；7-安装支架；8-蝶形螺栓9-透镜；10-固定支架；11-检测镜头；12-导向杆；13-螺杆；14-固定支座；21-卡盘本体；22-卡爪；31-水平部；32-竖直部；33-台阶面；34-限位凸起；61-圆孔；62-安装通槽；63-安装螺孔；64-定位孔；65-平行边；66-弧形边；71-安装耳；72-腰孔；73-定位凸台；74-安装孔。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-7所示，本发明提供的一种透镜检测装置，主要用于检测透镜的中心厚度和外径误差，包括用于检测透镜中心厚度的第一检测装置以及用于检测透镜外径误差的第二检测装置。

如图1～2所示，本实施例的第一检测装置和第二检测装置均固定在基座1，其中第一检测装置位于用于承载透镜9的载具的正上方，第二检测装置位于载具的四周。第一检测装置包括固定在基座1上的固定支架10，固定支架10上安装有沿竖向布置的导向杆12和螺杆13，螺杆13通过固定支架10上的电机驱动绕自身轴线转动。导向杆12上穿设有可沿竖向滑动的固定支座14，固定支座14上设置有用于检测透镜中心厚度的检测镜头11，固定支座14与螺杆13之间为丝杆螺母连接结构，并通过其驱动实现竖向方向的移动。本实施例的检测镜头11向透镜发射光信号，光信号经过透镜后反射回到检测镜头11，根据反射回去的光信号的波长计算出对应的焦距，两个焦距的差值就是该透镜的中心厚度。

如图1～2所示，第二检测装置用于检测透镜的外径误差，载具包括基座1上用于将透镜9水平夹紧的气动三爪卡盘2，气动三爪卡盘2上设置有治具3，如图4所示，透镜9放置在治具3上。检测镜头11位于气动三爪卡盘2的正上方，即检测镜头11位于透镜9的正上方。

如图3所示，气动三爪卡盘2周围周向间隔设有≥4个气动位移传感器4，气动位移传感器4是检测端可沿透镜9径向方向移动至与透镜9边缘接触的位移传感器，气动位移传感器4可记录其检测端沿透镜9径向移动的距离，气动位移传感器4通过安装装置可径向调整地连接于基座1上。

安装装置包括支撑架5和安装盘6，支撑架5底部与基座1固定连接，支撑架5为将气动三爪卡盘2围合在内的框形结构，安装盘6位于支撑架5顶部并开有与气动三爪卡盘2对应的圆孔61，本实施例中，圆孔61与透镜9同轴设置，圆孔61用于气动三爪卡盘2上的治具3向上伸出于安装盘6。安装盘6上设有用于装配气动位移传感器2的安装支架7。安装盘6的上表面在圆孔61周围间隔设有径向的安装通槽62，安装支架7对应位于安装通槽62内，安装支架7与安装盘6间设有可径向调整安装支架7位置的连接结构。

支撑架5为长方框形结构，安装盘6包括一对沿支撑架5的长度方向的平行边65以及将两平行边端部对应连接的弧形边66，安装槽62径向朝外的槽口位于安装盘6的弧形边66上。安装通槽62在圆孔61周围沿透镜9直径成对设置，安装通槽62数量≥2n个，n为≥3的正整数。本实施例中，安装支架7为与安装通槽62形状配合的矩形块，安装支架7在安装通槽62内仅能径向移动，安装支架7上端设有径向贯通的安装孔74，气动位移传感器4穿过安装孔74，螺栓从安装支架7顶部竖向穿过气动位移传感器4，将动位移传感器4固连于安装支架7上。安装通槽62数量为6个，沿透镜9直径在两弧形边66上成对设置，各弧形边66上的安装通槽62间等夹角设置。本实施例中气动位移传感器4为4个，安装通槽62为6个，如此设置是为了当某一安装通槽62磨损后可移至其他安装通槽62进行测试，增加设备的使用寿命。

连接结构包括安装支架7周向的一侧设置的安装耳71，安装耳71上开有长度沿径向的腰孔72，安装盘6在腰孔72处对应设有多个径向间隔设置的安装螺孔63，蝶形螺栓8穿过腰孔72进入安装螺孔63将安装支架7、安装盘6固定连接。安装支架7底部设有定位凸台73，安装通槽62底部沿径向间隔设有定位孔64，定位凸台73进入定位孔64内。

气动三爪卡盘2包括水平圆形的卡盘本体21以及在卡盘本体21上等夹角布置、水平径向滑动的卡爪22，治具3设置于各卡爪22上端，卡爪22与治具3间设有避免径向移动的限位结构。治具3为l型结构，包括与卡爪22固连的水平部31以及水平部31径向外端朝上延伸形成的竖直部32，竖直部32径向内侧下凹形成与透镜边缘配合的台阶面33，台阶面33上设有硅胶层。限位结构包括卡爪22顶面设置的切向的限位槽23，治具3的水平部31底部设置对应的限位凸起34，限位凸起34进入限位槽23内且卡爪22与治具3间竖向螺栓连接。

上述透镜外径误差非旋转式检测装置的工作原理为：

调整气动位移传感器4位置：气动三爪卡盘2的气爪上安装有定制的治具3，气动三爪卡盘2安装于基座1上，支撑架5安装于基座1上，支撑架5与安装盘6之间采用螺钉连接，安装支架7与气动位移传感器4用紧定螺钉连接后，整体安装于支撑架5上，安装时，依靠支撑架5上的安装通槽62进行圆周方向定位，依靠安装盘6安装通槽62上的定位孔64和安装支架7上的定位凸台73进行径向定位，在用蝶形螺栓8将二者连接起来，检测不同口径的透镜9时，将安装支架7上的定位凸台73与安装盘6上不同定位孔64进行配合定位，即可改变气动位移传感器4与透镜9之间的径向距离。

气动三爪卡盘2的三个卡爪22打开，透镜9置于气动三爪卡盘2中后，三爪夹紧，治具3与透镜9的台阶面33上硅胶层直接接触，夹紧后，布置在安装支架7上气动位移传感器4同时触发，伸出气动位移传感器4测头并与透镜9接触，获得检测数据后将其传递给上位机进行数据处理，检测结束后，气动位移传感器4测头回到原位，气动三爪卡盘2三个卡爪22打开，释放被检透镜9。

上位机用于对气动位移传感器的检测数据进行处理，分析被检透镜的外径误差是否在允许范围内，从而判定被检透镜是否合乎规格。上位机将获取所有气动位移传感器的测量数据转换为测头在坐标系下的坐标，对这些坐标进行组合计算，每次选定三个坐标基于三点定圆原理出一个直径值，那么每次检测中将获得组直径值(n为气动位移传感器的个数)，这些直径值被用于与设定值进行比较，若n组直径值与设定值比较后均满足规格要求，则透镜外径尺寸合格。本实施例中，采用了4个气动位移传感器，一次测量将获得4组直径计算值。

检测过程时，无需转动透镜，无需人工读数，降低对人工的依赖程度，且检测过程中透镜9与气动位移传感器4测头之间无相对运动，降低了透镜被刮花、磨损的风险。