一种光学零件的测量装置及测量方法与流程

1.本发明属于光学零件测量领域，具体地说，尤其涉及一种光学零件的测量装置及测量方法。


背景技术：

2.光学零件，又称光学元件，是光学系统的基本组成单元。大部分光学零件起成像的作用，如透镜、棱镜、反射镜等；还有一些在光学系统中起特殊作用，如分光、传像、滤波等，如分划板、滤光片、光栅用以光学纤维件等。一些精密零件的外型尺寸直接影响装置的性能，相对于传统的三坐标等接触式测量，线激光等非接触式测量方法越来越受到重视，在对精密零件进行测量时，测量装置需要能够从不同的角度对精密零件进行测量，以保证精密零件尺寸的精确性，进而保证装置的性能。现有检测设备需要通过操作人员进行手动夹持，对于一些较大的零件在放置时需要操作人员手动扶持保持平稳。人工扶持进行夹持时，容易导致零件夹持不工整，影响零件的后期检测结果，为此，我们提出了一种光学零件的测量装置及测量方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种光学零件的测量装置及测量方法，以解决现有技术中的上述不足之处。
4.所述的一种光学零件的测量装置，包括底座和防护罩，所述底座的内部设有驱动机构，防护罩与底座之间设有夹持机构，夹持机构包括第一螺纹杆、相对应的下夹持部和上夹持部，第一螺纹杆与驱动机构连接，上夹持部通过第一传动机构与第一螺纹杆连接，上夹持部包括沿第一螺纹杆轴线方向升降的上顶管；下夹持部包括下顶管，下顶管通过第二传动机构与驱动机构连接，下顶管外设有沿下顶管轴线方向升降的放置板，上顶管与下顶管相对应，上顶管、下顶管在与光学零件接触的端部设有柔性材料。
5.优选地，所述第一螺纹杆下部设有测量组件，测量组件包括往复丝杆、导向杆和红外扫描仪，往复丝杆设置于第一螺纹杆底部并与第一螺纹杆同轴固定连接，往复丝杆另一端与驱动机构的输出端连接，往复丝杆上设有与之相配合的第二移动板，第二移动板上开设有第二导向孔，导向杆贯穿第二导向孔，红外扫描仪与第二移动板固定连接。
6.优选地，所述驱动机构包括与底座的内部固定连接的电机，电机的输出端与往复丝杆连接。
7.优选地，所述上夹持部还包括第一移动板，第一移动板的一端与第一螺纹杆螺纹连接，第一移动板的底部对称固定连接有牵引杆，两个牵引杆的底部固定连接有牵引板，牵引板上开设有安装孔，安装孔的内部通过轴承套与上顶管转动连接，上顶管的内部固定连接有齿轮环。
8.优选地，所述第一传动机构包括与防护罩的内部顶端转动连接的连动杆，第一移动板的一侧开设有活动孔，连动杆的一端活动套设在活动孔的内部，连动杆的顶部固定连
接有第二皮带轮，第一螺纹杆的顶部固定连接有第三皮带轮，第三皮带轮与第二皮带轮的外部传动连接有同一个第一皮带，连动杆的底部固定连接有齿轮，齿轮的一侧与齿轮环啮合传动。
9.优选地，所述第一螺纹杆与连动杆之间转动连接有同一个平衡板，平衡板和第一移动板上均开设有第一导向孔，导向杆底部与底座固定连接，导向杆的另一端活动贯穿两个第一导向孔的内部。
10.优选地，所述下夹持部还包括平衡机构，平衡机构包括与底座的内部转动连接的第二螺纹杆，第二螺纹杆的螺距小于第一螺纹杆的螺距，第二螺纹杆上螺纹套设有移动架，移动架的顶部与放置板固定连接，放置板上开设有活动孔，第二螺纹杆的顶部与下顶管固定连接，下顶管的一端活动贯穿放置板上的活动孔内部，第二螺纹杆上固定连接有第二限位挡板，第二限位挡板的底部与底座的内部均固定连接有第二限位弹簧，第二螺纹杆的两端分别活动贯穿两个第二限位弹簧的内部，第二螺纹杆与第二限位弹簧配合的部位为光轴结构。
11.优选地，所述第二传动机构包括与第二螺纹杆的上方固定连接的第四皮带轮，往复丝杆下端设有第一皮带轮，第四皮带轮与第一皮带轮的外部传动连接有同一个第二皮带。
12.优选地，所述第一螺纹杆的下方设有一体成型的光轴结构，光轴结构下方固定连接有第一限位挡板，光轴结构上套设有第一限位弹簧，第一限位弹簧的一端与第一限位挡板的顶部固定连接。
13.所述的光学零件的测量方法，采用上述的一种光学零件的测量装置，其特征在于，包括以下步骤：s1、零件放置：将待检测的光学零件放置在放置板的顶部，此时，放置板的高度高于下顶管顶部；s2、上夹持部及移动架下移：启动驱动机构，驱动机构带动往复丝杆转动，往复丝杆的转动同步带动第一螺纹杆的转动，第一螺纹杆带动第一移动板的向下移动，第一移动板通过牵引杆带动牵引板和上顶管同步进行向下移动；与此同时，往复丝杆通过第二传动机构带动第二螺纹杆转动，第一螺纹杆的螺距大于第二螺纹杆的螺距，即第一移动板下降速度快于移动架，带动上顶管的下降速度快于放置板的下降速度；s3、零件轻微夹持：上顶管先于下顶管碰触待检测光学零件，此时，下顶管即将碰触到待检测光学零件，第一移动板已下降至第一螺纹杆尾端，上顶管端部的柔性材料在碰触待检测光学零件后发生轻微形变，通过上顶管上的柔性材料形变与放置板配合，实现待检测光学零件的轻微夹持；s4、零件的夹持转动：第一螺纹杆继续转动带动第一移动板和移动架继续下降，在此过程中，由于第一移动板下降速度快于移动架，使上顶管上的柔性材料进一步发生形变，并推动待检测光学零件随移动架和放置板下移，使待检测光学零件底部与下顶管接触，此时，上顶管与下顶管只有端部为柔性材料，此时，上顶管与下顶管端部的柔性材料均处于挤压形变状态，上顶管与下顶管配合夹持住待检测光学零件；在此过程中，第一移动板已下降至光轴结构处，通过光轴结构与第一限位弹簧配合进行限位，第一移动板带动上顶管停止下降，从而避免挤压待检测光学零件；
此时，往复丝杆转动同步带动第一皮带轮转动，第一皮带轮的转动通过第二皮带带动第四皮带轮的转动，第四皮带轮的转动带动第二螺纹杆的转动；与此同时，往复丝杆转动带动牵引板和上顶管随第一移动板在同步向下移动过程中，使齿轮环与齿轮啮合，第一螺纹杆转动带动第三皮带轮的转动，第三皮带轮的转动带动连动杆的转动，连动杆带动齿轮的转动，齿轮通过齿轮环带动上顶管同步进行转动处理；往复丝杆转动带动第二螺纹杆和下顶管的同步转动；通过上顶管与下顶管同步转动，带动待检测光学零件转动；s5、零件高度及圆周检测：通过往复丝杆转动，带动第二移动板沿着导向杆进行平稳的往复移动，第二移动板在移动时，会带动红外扫描仪同步进行往复移动，进行光学零件的高度及圆周进行检测。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过电机启动带动往复丝杆和第一螺纹杆转动，第一螺纹杆转动的同时会带动连动杆转动，第一螺纹杆和连动杆的同步转动会带动上顶管向下移动，往复丝杆转动的同时会带动红外扫描仪沿着导向杆进行上下往复移动处理，同时可以带动上顶管进行转动处理，同时往复丝杆转动会带动第二螺纹杆转动，第二螺纹杆转动会带动移动架和放置板同步向下移动处理，使得该设备不仅可以对光学零件进行快速夹持固定处理，同时可以通过往复丝杆的转动进行高度检测处理，同时还可以通过连动杆和第二螺纹杆的转动对光学零件进行圆周检测处理，有效地提高了对光学零件测量的效果和效率。
附图说明
15.图1为本发明左侧俯视结构示意图；图2为本发明的内部结构示意图；图3为本发明驱动机构的仰视结构示意图；图4本发明上顶管的俯视局部剖面立体结构示意图；图5为本发明实施例提供的平衡机构的仰视立体结构示意图；图6为本发明实施例提供的传动机构的仰视立体结构示意图。
16.图中，1、底座；2、防护罩；3、电机；4、往复丝杆；5、第二移动板；6、红外扫描仪；7、第二螺纹杆；8、移动架；9、放置板；10、下顶管；11、第一皮带轮；12、第四皮带轮；13、第二皮带；14、第二限位挡板；15、第二限位弹簧；16、第一螺纹杆；17、第一移动板；18、连动杆；19、齿轮；20、第二皮带轮；21、第三皮带轮；22、第一皮带；23、牵引杆；24、牵引板；25、上顶管；26、平衡板；27、齿轮环；28、导向杆；29、第一限位挡板；30、第一限位弹簧。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步说明：实施例1：如图1所示，一种光学零件的测量装置，包括底座1和防护罩2，底座1的内部设有驱动机构，防护罩2与底座1之间设有夹持机构，如图2所示，夹持机构包括第一螺纹杆16和相对应的下夹持部及上夹持部，第一螺纹杆16与驱动机构连接，上夹持部通过第一传动机构与第一螺纹杆16连接，上夹持部包括可沿着第一螺纹杆16轴线方向升降的上顶管25；下夹
持部包括下顶管10，下顶管10通过第二传动机构与驱动机构连接，下顶管10外设有用于放置光学零件的放置板9，放置板9可沿着下顶管10的轴线方向上下移动，上顶管25与下顶管10相对应，上顶管25、下顶管10在与光学零件接触的端部设有柔性材料，柔性材料优选具有一定支持强度的橡胶材质，上顶管25、下顶管10在制作时，其内部为锥形管，锥形管外包裹有橡胶套，橡胶套的端部均厚，使其在具有一定支持强度同时还具有形变能力，橡胶套在发生形变后易恢复，同时避免硬性接触损坏光学零件。待机状态下，放置板9的上平面高于下顶管10的顶部；驱动机构启动可驱动第一传动机构和第二传动机构同步转动，从而带动上夹持部和下夹持部同步转动。
18.如图2所示，第一螺纹杆16下部设有测量组件，测量组件包括往复丝杆4、导向杆28和红外扫描仪6，往复丝杆4设置于第一螺纹杆16底部并与第一螺纹杆16同轴固定连接，往复丝杆4另一端与驱动机构的输出端连接，往复丝杆4上设有与之相配合的第二移动板5，第二移动板5上开设有第二导向孔，导向杆28贯穿第二导向孔，红外扫描仪6与第二移动板5固定连接。往复丝杆4的转动会通过第二移动板5带动红外扫描仪6上下往复移动，可对光学零件的高度进行更地的测量。
19.实施例2：如图3所示，驱动机构包括与底座1的内部固定连接的电机3，电机3采用减速电机，电机3的输出端通过联轴器与往复丝杆4连接，电机3启动带动往复丝杆4的同步转动。
20.如图2和图4所示，上夹持部还包括第一移动板17，第一移动板17的一端与第一螺纹杆16螺纹连接，第一移动板17的底部对称固定连接有牵引杆23，两个牵引杆23的底部固定连接有牵引板24，牵引板24上开设有安装孔，安装孔的内部通过轴承套与上顶管25转动连接，上顶管25的内部固定连接有齿轮环27；往复丝杆4的转动会带动第一螺纹杆16的转动，第一螺纹杆16的转动会带动第一移动板17向下移动，第一移动板17通过牵引杆23带动牵引板24向下移动，从而带动上顶管25向下移动，通过上顶管25向下移动可以实现对光学零件的夹持固定处理。
21.第一传动机构包括与防护罩2的内部顶端转动连接的连动杆18，第一移动板17的一侧开设有活动孔，连动杆18的一端活动套设在活动孔的内部，连动杆18的顶部固定连接有第二皮带轮20，第一螺纹杆16的顶部固定连接有第三皮带轮21，第三皮带轮21与第二皮带轮20的外部传动连接有同一个第一皮带22，连动杆18的底部固定连接有齿轮19，齿轮19的一侧与齿轮环27啮合传动，第一螺纹杆16转动的同时会带动第三皮带轮21转动，第三皮带轮21的转动会通过第一皮带22带动第二皮带轮20的转动，从而带动连动杆18转动。
22.如图6所示，第一螺纹杆16与连动杆18之间转动连接有同一个平衡板26，平衡板26和第一移动板17上均开设有第一导向孔，导向杆28底部与底座1固定连接，导向杆28的另一端活动贯穿两个第一导向孔的内部。平衡板26起到支撑作用，导向杆28对红外扫描仪6的往复运动起到导向作用。
23.如图3和图5所示，下夹持部还包括平衡机构，平衡机构包括与底座1的内部转动连接的第二螺纹杆7，第二螺纹杆7的螺距小于第一螺纹杆16的螺距，第二螺纹杆7上螺纹套设有移动架8，移动架8的顶部与放置板9固定连接，放置板9上开设有活动孔，第二螺纹杆7的顶部与下顶管10固定连接，下顶管10的一端活动贯穿放置板9上的活动孔内部，第二螺纹杆7上固定连接有第二限位挡板14，第二限位挡板14的底部与底座1的内部均固定连接有第二
限位弹簧15，第二螺纹杆7的两端分别设有光轴结构，光轴结构活动贯穿两个第二限位弹簧15的内部，第二螺纹杆7与第二限位弹簧15配合的部位为光轴结构。
24.第二传动机构包括与第二螺纹杆7的上方固定连接的第四皮带轮12，往复丝杆4下端设有第一皮带轮11，第四皮带轮12与第一皮带轮11的外部传动连接有同一个第二皮带13。往复丝杆4转动的同时会带动第一皮带轮11的转动，第一皮带轮11的转动会通过第二皮带13带动第四皮带轮12的转动，第四皮带轮12的转动会带动第二螺纹杆7的同步转动，通过第二螺纹杆7的转动会通过移动架8带动放置板9同步下移处理，使光学零件与下顶管10接触。
25.第一螺纹杆16的下方设有一体成型的光轴结构，光轴结构下方固定连接有第一限位挡板29，光轴结构上套设有第一限位弹簧30，第一限位弹簧30的一端与第一限位挡板29的顶部固定连接。第一螺纹杆16上套设第一限位弹簧30的位置为光轴结构，该光轴结构起到限位作用，避免上顶管25持续下降损坏光学零件。其它与实施例1相同。
26.本发明适用于同一规格光学透镜的精度检测，上顶管25下移的空间为待检测光学透镜的高度范围值。在检测前，可手动转动下顶管10，来调节放置板9与上顶管25间的配合间距。
27.实施例3：一种光学零件的测量方法，采用实施例2所述的一种光学零件的测量装置，包括以下步骤：s1、零件放置：将待检测的光学透镜放置在放置板9的顶部，此时，放置板9的高度高于下顶管10顶部，本实施例3以凹凸形光学透镜为例进行说明，以下简称凹凸透镜，凹凸透镜的凸面对应上顶管25，凹凸透镜的底部凹面放置在放置板9上；s2、上夹持部及移动架下移：启动驱动机构，驱动机构带动往复丝杆4转动，往复丝杆4的转动同步带动第一螺纹杆16的转动，第一螺纹杆16带动第一移动板17的向下移动，第一移动板17通过牵引杆23带动牵引板24和上顶管25同步进行向下移动；与此同时，往复丝杆4通过第二传动机构带动第二螺纹杆7转动，第一螺纹杆16的螺距大于第二螺纹杆7的螺距，即第一移动板17下降速度快于移动架8，带动上顶管25的下降速度快于放置板9的下降速度；s3、零件轻微夹持：上顶管25先于下顶管10碰触凹凸透镜的凸面，此时，下顶管10即将碰触到凹凸透镜的底部凹面，第一移动板17已下降至第一螺纹杆16尾端，上顶管25端部的橡胶在碰触到凹凸透镜后发生轻微形变，通过上顶管25上的橡胶形变与放置板9配合，实现凹凸透镜的轻微夹持；s4、零件的夹持转动：第一螺纹杆16继续转动带动第一移动板17和移动架8继续下降，在此过程中，由于第一移动板17下降速度快于移动架8，使上顶管25上的橡胶进一步发生形变，并推动凹凸透镜随移动架8和放置板9下移，使凹凸透镜底部凹面与下顶管10接触，由于上顶管25与下顶管10只有端部为橡胶，且橡胶具有一定韧性，此时，上顶管25与下顶管10端部的橡胶均处于挤压形变状态，因此，上顶管25与下顶管10同轴配合夹持住待检测凹凸透镜；在此过程中，第一移动板17已下降至光轴结构处，通过光轴结构与第一限位弹簧30配合进行限位，第一移动板17带动上顶管25停止下降，从而避免挤压凹凸透镜；
同时，往复丝杆4转动同步带动第一皮带轮11转动，第一皮带轮11的转动通过第二皮带13带动第四皮带轮12的转动，第四皮带轮12的转动带动第二螺纹杆7的转动；与此同时，往复丝杆4转动带动牵引板24和上顶管25随第一移动板17在同步向下移动过程中，即第一移动板17逐渐下降至光轴结构处时，使齿轮环27与齿轮19啮合，第一螺纹杆16转动带动第三皮带轮21的转动，第三皮带轮21的转动带动连动杆18的转动，连动杆18带动齿轮19的转动，齿轮19通过齿轮环27带动上顶管25同步进行转动处理；往复丝杆4转动带动第二螺纹杆7和下顶管10的同步转动；通过上顶管25与下顶管10同步转动，带动待检测凹凸透镜转动；s5、零件高度及圆周检测：通过往复丝杆4转动，带动第二移动板5沿着导向杆28进行平稳的往复移动，第二移动板5在移动时，会带动红外扫描仪6同步进行往复移动，进行凹凸透镜的高度及圆周进行检测。