一种镜头同轴度检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及光电检测技术领域，尤其涉及一种镜头同轴度检测装置。


背景技术：

2.光学镜头在生产过程中，受到光学加工和系统装调的限制，不可避免地会产生偏心误差。要保证光学镜头的成像质量，除了高水平的光学设计，还需要科学精准的调校检测技术，光学镜头同轴度检测装置就是高精度镜头生产过程中的关键技术。国际市场上测量分辨率可达0.1μm的高精度检测装置设备价格太高，而国内市场上无合适的设备。目前，普遍使用的同轴度检测设备测量精度低，视场小，通过目镜瞄准、读数来进行校准，长时间校准工作使得操作者容易疲劳，效率低。


技术实现要素：

3.鉴于上述分析，本实用新型旨在提供一种镜头同轴度检测装置，用于解决现有的同轴度检测设备测量精度低，校准效率低的问题。
4.本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：
5.一种镜头同轴度检测装置，包括光纤准直照明机构、电机转动机构、摄像单元和计算机图像处理单元；
6.被测镜头安装在所述电机转动机构上，所述电机转动机构带动被测镜头绕被测镜头的光学基准轴旋转，光纤准直照明机构提供平行光照射在被测镜头上，形成光斑，所述摄像单元拍摄光斑并传输给计算机图像处理单元。
7.进一步地，所述光纤准直照明机构包括光源、聚光镜、光纤头和准直物镜，所述光源发出的光经所述聚光镜聚光后由所述光纤头传输，再经所述准直物镜准直后为所述被测镜头提供平行光。
8.进一步地，所述电机转动机构包括托盘，所述被测镜头通过所述托盘安装在安装支架上。
9.进一步地，所述电机转动机构还包括v型块，所述v型块设置在所述被测镜头的一边，所述v型块的v型部分的两条边与所述被测镜头的截面相切。
10.进一步地，所述电机转动机构还包括压紧轮和摩擦轮，所述摩擦轮和压紧轮与所述v型块沿所述被测镜头的截面对称设置。
11.进一步地，所述电机转动机构还包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述摩擦轮连接。
12.进一步地，所述摩擦轮为钢质骨架橡胶轮，所述压紧轮为滚动轴承。
13.进一步地，还设有压力调节机构，所述压力调节机构包括弹簧和旋钮，两个所述压力调节机构的弹簧分别压紧压紧轮和摩擦轮。
14.进一步地，所述摄像单元安装在所述被测镜头上方，所述摄像单元包括摄像头和焦距调整机构，所述摄像头固定在所述焦距调整机构的摄像头固定架中。
15.进一步地，所述焦距调整机构还包括高度粗调机构，所述高度粗调机构包括调节螺杆、调节螺母和连接部，所述调节螺杆与安装支架连接，所述调节螺母和连接部套在调节螺杆上且所述连接部与所述摄像头固定架连接。
16.本实用新型可实现如下有益效果：
17.本实用新型的镜头同轴度检测装置实现了镜头同轴度的非接触式自动测量，精度高，操作简便，校准效率高。
18.本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
19.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
20.图1为本实用新型实施例的镜头同轴度检测装置的结构示意图；
21.图2为图1的a-a剖视图(不含安装支架)；
22.图3为本实用新型实施例的光纤准直照明机构的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例的摄像单元的结构示意图。
24.附图标记：
25.1-光源，2-准直物镜，3-压力调节机构，4-燕槽导轨，5-驱动电机，6-托盘，7-被测镜头，8-摄像单元，81-摄像头，82-摄像头固定架，83-高度粗调机构，84-水平粗调机构，85-水平微调机构，86-角度微调机构，87-连接板，88-滑板，89-固定板，9-摩擦轮，10-压紧轮，11-v型块，12-聚光镜，13-光纤头。
具体实施方式
26.下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
27.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.本实用新型的一个实施例，公开了一种镜头同轴度检测装置(以下简称“检测装置”)，如图1至图4所示，包括光纤准直照明机构、电机转动机构、摄像单元8和计算机图像处理单元。被测镜头7安装在电机转动机构上，电机转动机构带动被测镜头7绕被测镜头7的光学基准轴旋转，光纤准直照明机构提供一束平行光照射在被测镜头7上，形成光斑，摄像单元8拍摄光斑并传输给计算机图像处理单元，由计算机图像处理单元对图像进行处理，从而得到被测镜头7的同轴度。
29.本实施例中，光斑由摄像单元拍摄后传输给计算机图像处理单元，测量过程中，如
果被测镜头的光学轴线与结构轴线一致，则摄像单元拍摄的图像上的光斑保持不动；如果被测镜头的光学轴线与结构轴线不一致，则图像上的光斑会发生跳动，通过计算机图像处理单元计算出光斑中心的跳动量，光斑中心的跳动量即为被测镜头的同轴度。本实施例的检测装置实现了非接触式的自动测量，精度高，操作方便。
30.具体地，如图1和图3所示，光纤准直照明机构包括光源1、聚光镜12、光纤头13和准直物镜2。光源1发出的光经聚光镜12聚光后由光纤头13传输，再经准直物镜2准直后为被测镜头7提供一束平行光。
31.进一步地，电机转动机构包括托盘6、v型块11、压紧轮10、摩擦轮9和驱动电机5。被测镜头7通过托盘6安装在安装支架上。v型块11设置在被测镜头7的一边，v型块11的v型部分的两条边与被测镜头7的截面相切，从而固定被测镜头7。
32.进一步地，摩擦轮9和压紧轮10与v型块11沿被测镜头7截面对称设置，从而将被测镜头7限制在v型块11、摩擦轮9和压紧轮10之间。
33.进一步地，摩擦轮9和压紧轮10分别通过燕槽导轨4固定，驱动电机5的输出轴与摩擦轮9连接，驱动电机5带动摩擦轮9旋转，摩擦轮9通过摩擦轮9与被测镜头7之间的摩擦力带动被测镜头7旋转。
34.进一步地，摩擦轮9采用钢质骨架橡胶轮，以增大摩擦轮9与被测镜头7之间的摩擦力，压紧轮10采用滚动轴承，以减小压紧轮10与被测镜头7之间的摩擦力。
35.进一步地，为了便于调节摩擦轮9及压紧轮10和被测镜头7之间的压力，本实施例的电机转动机构还设有压力调节机构3。压力调节机构3设有弹簧和旋钮，弹簧压紧压紧轮10或摩擦轮9，通过调节旋钮来调节弹簧的压缩量，从而调节摩擦轮9及压紧轮10和被测镜头7之间的压力。
36.本实施例中，摄像单元8安装在被测镜头7上方，用于拍摄被测镜头7上形成的光斑。摄像单元8包括摄像头81和焦距调整机构，摄像头81固定在焦距调整机构的摄像头固定架82中。
37.具体地，焦距调整机构包括高度粗调机构83、水平粗调机构84、水平微调机构85和角度微调机构86。高度粗调机构83包括调节螺杆、调节螺母和连接部，调节螺杆与安装支架连接，调节螺母和连接部套在调节螺杆上且连接部与摄像头固定架82连接。通过旋转调节螺母，使得连接部在调节螺杆上上下运动，从而使得摄像头固定架82带动摄像头81上下移动。
38.进一步地，连接部通过水平粗调机构84与摄像头固定架82连接，水平粗调机构84的调节方式与高度粗调机构83的调节方式相同，在此不再一一赘述。
39.进一步地，摄像头固定架82通过连接板87安装在固定板89上，固定板89与水平粗调机构84连接。连接板87与固定板89之间设有滑板88，滑板88与固定板89滑动连接。
40.进一步地，水平微调机构85固定在固定板89上，水平微调机构85包括第一旋钮和第一伸缩杆，第一伸缩杆与滑板88接触，通过旋转第一旋钮，从而使得第一伸缩杆能够推动滑板88沿固定板89滑动，从而调节摄像头固定架82在水平方向的位置。
41.进一步地，水平微调机构86固定在滑板88上，连接板87与滑板88可旋转的连接，角度微调机构86包括第二旋钮和第二伸缩杆，第二伸缩杆与连接板87接触，通过旋转第二旋钮，从而使得第二伸缩杆能够推动连接板87相对滑板88转动，从而调节摄像头固定架82的
角度。
42.本实施例中，通过焦距调整机构调节摄像头固定架82的位置，进而调整摄像头81的位置，使得摄像头81采集到的光斑处于图像中心位置，并使光斑清晰聚焦在摄像头81接收焦平面上。
43.摄像头81采集到的光斑信号由图像采集卡采集后，传输到计算机图像处理单元，通过软件计算每个光斑由多少个像素点组成，把像素点位置求平均，计算出光斑中心位置并进行存储。采集一个周期后,计算出每个光斑的中心位置，从而计算得出所有光斑中心位置的运动轨迹，以得出光斑运动的轨迹半径即光学镜头的同轴度。
44.示例性地，本实施例的计算机图像处理软件以vistual studio 2012为基础开发平台，内嵌opencv图像处理数据库内核软件编写。软件由合成视频模块、光斑处理模块、光斑解算模块组成。合成视频模块通过opencv图像处理数据把图像采集卡采集的图片连接起来合成视频。光斑处理模块通过阈值设定把图片中的有效像素点和无效像素点区分开，能够准确显示出光斑大小和位置。光斑结算模块把处理过的光斑图片通过opencv图像处理得出每个光斑中每个像素点的位置，并通过求平均位置计算出光斑的中心位置。把所有的光斑半径求平均值，从而可得出被测镜头7的同轴度大小。
45.需要说明的是，本实用新型涉及的计算机图像处理单元、控制装置、图像处理方法或控制方法均为现有技术常见的方法，仅需要将各个具有相应功能的装置通过本实用新型实施例所给出的连接关系或者现有技术的常规方式进行连接，即可得到本实用新型的技术方案，其中并不涉及任何控制装置、图像处理方法、控制方法和软件方面的改进。而至于各个相应功能的装置之间的连接方式，均是本领域技术人员可以采用现有技术实现的，在此不做详细说明。
46.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。