专利名称：光学零件的测量方法
技术领域：
本发明涉及光学测量技术，尤其是光学零件的测量方法。
背景技术：
光学零件中心间距的测量在光学装配中经常使用，对于精度要求较高的光学系统来说， 为了提高光学系统的装配精度，保证光学系统的成像质量，需要对光学零件的装配结果进行 检测。对常规的共轴光学系统中光学零件中心间距的测量方法很多，而对于非共轴且有一定 空间角度的光学系统中光学零件中心间距的测量方法比较少，急需一种测量精度高、可操作 性强的测量方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种测量精度高、可操作性强的光学零件的测量方法。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案 光学零件的测量方法测量步骤如下
(1) 用三维数字化仪对光学零件特征进行实体测量，得到光学零件特征数据；
(2) 根据所测得光学零件实体特征数据，用三维造型软件，建立各光学零件相应的三 维数学模型；
(3) 将全部光学零件中的一部分进行实体装配，形成不完整实体，对不完整实体中的 光学零件的位置关系进行测量，得到光学零件在不完整实体中的位置数据；
(4) 根据测得的光学零件在不完整实体中的位置数据，将已建立的各光学零件的三维 数学模型中与实际完成的不完整实体对应的光学零件模型进行虚拟装配，得到不完整实体的 虚拟装配三维数学模型；
(5) 在不完整实体的基础上继续进行实体装配，根据需要对所装配零件在不完整实体 中的位置关系进行实体测量，得到更多的光学零件在不完整实体中的位置数据，并根据新增 零件的实际位置数据将与新增零件对应的三维数学模型进行虚拟装配；(6) 判断是否得到了所有测量需用到零件的虚拟装配三维数学模型，若"否"则继续 执行步骤(5)，直到得到了所有测量需用到光学零件的虚拟装配三维数学模拟；若"是" 则向下执行步骤(7);
(7) 在虚拟装配三维数学模型中，对所需的光学零件间的相对位置数据进行虚拟测量 和/或相关尺寸的计算，获得所要得到数据。
所述三维数字化仪为三坐标测量机，测量的环境温度为2(TC ±2°C 。
本发明使用三维数字化仪和三维造型软件，先对各零件进行实体测量、虚拟建模，然后 对零件进行实体装配、虚拟装配，再对零件进行实体装配、虚拟装配、测量，直到装配为完 整实体的这种边装配边测量的光学零件测量方法，与现有的一次装配完成，测量得到单一数 据的测量方法相比能够更全面、更准确的得到光学系统的全部装配情况，是一种测量精度高 、可操作性强的光学零件的测量方法。
使用三坐标测量机在温度2(TC士2。C范围内，可以精确的测得零件和部件的尺寸、形状 及相互位置的数据，并可对连续曲面进行扫描。
图l是透镜装配结构示意图。
具体实施例方式
本发明所提供的光学零件测量方法，测量的环境温度为2(TC士2。C，以测量光学零件透 镜4和胶合透镜1的中心间距为例，其测量方法的具体步骤如下
(1) 用三坐标测量机对光学零件镜筒2、透镜4、胶合透镜1和调整块3用特征测量法进 行实体测量，得到各个零件厚度、长度、曲面等特征的相关数据，也可以使用扫描测量的方 法进行测量；
(2) 根据测得的零件特征数据在三维造型软件SolidWorks软件环境下对上述光学零件 进行数学建模，得到各个零件的三维数学模型；
(3) 将镜筒2按图1所示方式安装到三坐标测量机的测量平台上固定，然后将胶合透镜l 装入镜筒2中，形成一个不完整的实体，对装配好的不完整实体进行实体测量，测量镜筒2的 外表面特征和胶合透镜l的上表面特征，得到二者在实体装配中的位置数据；
(4) 根据镜筒2和胶合透镜1在不完整实体中的实际位置，在SolidWorks软件环境中，对镜筒2和胶合透镜1的三维数学模型进行虚拟装配，也即是对测量的特征进行匹配，得到不 完整实体的虚拟三维数学模型；
(5) 保持已装配好的不完整实体不动，将调整块3和透镜4依次装入镜筒2中，测量透镜 4的上表面，得到透镜4在镜筒2中的位置数据；
(6) 根据透镜4在镜筒2中的位置数据，将透镜4装入步骤(4)所得到的不完整实体的 虚拟三维数学模型中，形成新的虚拟三维数学模型；
(7) 经判断得知，已经测得所有需用到的零件的虚拟装配三维数学模型，则继续向下
执行；
(8) 对包含装配件透镜4和胶合透镜1的虚拟三维数学模型进行尺寸的计算，得到我们 需要的光学零件中心间距，当然也可以得到二者的光轴偏差。
当然此光学零件的测量方法有更广的应用范围，并不局限于测量光学零件的中心间距， 也可以用于空间夹角、光轴偏差等的测量，此方法不但可以用于光学零件的测量，还可以用 于非光学零件空间位置的测量；三维造型软件也不局限于SolidWorks软件，任何能够进行三 维建模的软件均可以用于本方法中。
权利要求
1.光学零件的测量方法，其特征在于该测量方法的测量步骤如下用三维数字化仪对光学零件特征进行实体测量，得到光学零件特征数据；根据所测得光学零件实体特征数据，用三维造型软件，建立各光学零件相应的三维数学模型；将全部光学零件中的一部分进行实体装配，形成不完整实体，对不完整实体中的光学零件的位置关系进行实体测量，得到光学零件在不完整实体中的位置数据；根据测得的光学零件在不完整实体中的位置数据，将已建立的各光学零件的三维数学模型中与实际完成的不完整实体对应的光学零件模型进行虚拟装配，得到不完整实体的虚拟装配三维数学模型；在不完整实体的基础上继续进行实体装配，根据需要对所装配零件在不完整实体中的位置关系进行实体测量，得到更多的光学零件在不完整实体中的位置数据，并根据新增零件的实际位置数据将与新增零件对应的三维数学模型进行虚拟装配；判断是否得到了所有测量需用到零件的虚拟装配三维数学模型，若“否”则继续执行步骤(5)，直到得到了所有测量需用到光学零件的虚拟装配三维数学模拟；若“是”则向下执行步骤(7)；在虚拟装配三维数学模型中，对所需的光学零件间的相对位置数据进行虚拟测量和/或相关尺寸的计算，获得所要得到数据。
2.根据权利要求l所述的光学零件的测量方法，其特征在于所述三维数字化仪为三坐标 测量机，测量的环境温度为2(TC士2。C。
全文摘要
本发明涉及光学零件的测量方法，测量步骤为1.用三维数字化仪对光学零件特征进行测量；2.根据所测得光学零件特征数据，用三维造型软件建立各光学零件相应的三维数学模型；3.将光学零件进行实体装配，形成不完整实体，对不完整实体中的光学零件的位置关系进行测量；4.根据测得的位置关系数据，将已建立的各光学零件的三维数学模型进行虚拟装配；5.继续进行装配、测量；6.判断是否得到了所有测量需用到零件的虚拟装配三维数学模拟，若“否”则执行步骤(5)，直到得到所有测量需用到零件的虚拟装配三维数学模拟；若“是”则向下执行；7.对虚拟装配三维数学模型进行测量和/或相关尺寸的计算，获得所要得到的光学零件数据。
文档编号G06T17/00GK101598539SQ20091030382
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者王战胜 申请人:中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所