光機系統(tǒng)的設計以及裝調是決定光學系統(tǒng)成像質量的關鍵因素,也是光學研究領域極為重要的兩個部分。在現(xiàn)在的光機設計過程中,計算機輔助公差分析技術往往只涉及對光學公差部分進行分析與分配,并沒有系統(tǒng)的考慮透鏡以不完全定位方式裝配時,機械零件公差與光學元件公差的綜合影響。另一方面,對于共軸光學系統(tǒng),由于其鏡片數(shù)目多,裝配關系復雜,現(xiàn)在的計算機輔助裝調(CAA)技術已經很難精確的求解共軸光學系統(tǒng)的失調量(加工誤差和裝配誤差),由此而導致裝調的次數(shù)增多,裝調效率變低。所以研究共軸光學系統(tǒng)的公差設計與分析以及合適的裝調方法對于提高光學系統(tǒng)成像質量及制造裝配精度有著重大意義。本文的研究主要分為兩部分:以光機系統(tǒng)多種公差綜合為基礎的裝配成功率分析和基于公差靈敏度分析的裝調路徑優(yōu)選方法研究。本文以共軸光學系統(tǒng)中最基本的單元——透鏡系統(tǒng)為研究對象,分析了透鏡以球面接觸形式和平面接觸形式裝配時,多種公差綜合對裝配誤差的影響,建立了透鏡傾斜裝配誤差和偏心裝配誤差的求解模型。闡述了幾種常見誤差分布的特征,以裝配誤差求解模型為基礎,提出了基于Taguchi正交試驗法和蒙特卡洛法的裝配成功率分析方法,將統(tǒng)計方法應用于光學系統(tǒng)的公差分析之中。借助于光學元件的分劃工藝和繞中心軸線旋轉裝入的角度,提出了透鏡與鏡筒裝配位姿量化的確定方法及裝調路徑描述方法。利用光學設計仿真軟件ZEMAX進行了基于MTF評價指標的公差靈敏度分析,從而進一步提出了基于裝配成功率、偏心誤差權重和傾斜誤差權重綜合優(yōu)選的裝調方法,并用攝遠物鏡系統(tǒng)的裝調驗證了本文研究方法的合理性。
【學位單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TH74
【部分圖文】：

是光電精密儀器與機械的簡稱，是由多組機械零件與光學元件裝配組逡逑成。光機設計過程具有周期性長、難度高、且涵蓋多種學科的特性。其設計的大逡逑致流程［１］如圖１．４所示：逡逑

２．１．１透鏡系統(tǒng)逡逑透鏡系統(tǒng)是復雜光機系統(tǒng)中最基本的單元，它是由單透鏡與鏡座（或鏡筒）逡逑形成的裝配單元，圖２．１為透鏡系統(tǒng)的結構示意圖。透鏡按照其表面幾何形狀和逡逑組合類型可分為：球面透鏡、非球面透鏡以及膠合透鏡。球面透鏡是透射式共軸逡逑光學系統(tǒng)中最常用的透鏡種類。本文涉及的透鏡系統(tǒng)是以球面透鏡為基礎來分析逡逑透鏡的裝配誤差。逡逑（／／／／／／／／／／Ｖ／／／／／，逡逑ｘ）逡逑，筒逡逑’｝／／／／／／／／／／／／／／人逡逑圖２．〗透鏡系統(tǒng)結構示意圖逡逑球面透鏡按其表面幾何形狀和結構尺寸分為以下幾種類型［４５］，如表２．１所示：逡逑表２．１球面透鏡的分類逡逑類型及名稱邐說明逡逑凸透鏡邐兩個折射面向外凸出的透鏡。逡逑凹透鏡邐兩個折射面向內凹進的透鏡。逡逑球面逡逑兩個折射面同向彎曲的透鏡；當彎月透鏡兩個折逡逑透鏡彎月透鏡逡逑射面曲率中心重合的透鏡稱為同心透鏡。逡逑超半球透鏡邐矢高大于折射面曲率半徑的透鏡。逡逑１０逡逑

鏡座透巧邐螺紋壓圈逡逑圖２．２壓圈法結構圖逡逑設計過程中，利用結構粘合劑來替代螺釘、鉚釘?shù)葌鹘y(tǒng)軸光學系統(tǒng)中常用到的方法，這種方法多用于口徑較。裝配時，利用結構膠將透鏡與金屬的外框膠粘在一起或鏡筒中［４６］，如圖２．３所示：逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王彬;伍凡;葉玉堂;;離軸三反系統(tǒng)計算機輔助裝調[J];紅外與激光工程;2016年11期

2 蔡飛飛;任違;陳行行;;基于田口法和方差分析的整體葉輪高速銑削參數(shù)優(yōu)化研究[J];機床與液壓;2016年02期

3 陳哲;張星祥;陳長征;任建岳;;高分辨率共孔徑同軸三反光學系統(tǒng)[J];中國激光;2015年11期

4 呂程;劉子建;艾彥迪;余治民;;多公差耦合裝配結合面誤差建模與公差優(yōu)化設計[J];機械工程學報;2015年18期

5 門樹東;劉春來;趙陽;王平;;基于機械敏感度的光機結構優(yōu)化[J];激光與光電子學進展;2015年07期

6 栗孟娟;廖志波;王春雨;;小口徑高精度折射式光學系統(tǒng)裝調公差的分析與控制[J];應用光學;2015年02期

7 余治民;劉子建;董思科;李斯明;艾彥迪;;基于蒙特卡洛模擬與響應面方法的公差建模[J];中國機械工程;2015年04期

8 廖志波;王春雨;栗孟娟;伏瑞敏;;透射式光學系統(tǒng)計算機輔助裝校技術初步研究[J];紅外與激光工程;2013年09期

9 劉雨沁;張孟偉;;變倍光學系統(tǒng)的公差分析[J];光學儀器;2013年02期

10 龐志海;樊學武;陳欽芳;馬臻;;失調三反消像散光學系統(tǒng)像差特性[J];紅外與激光工程;2013年03期

相關博士學位論文 前4條

1 徐明飛;高數(shù)值孔徑投影光刻物鏡的光學設計[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2015年

2 余治民;數(shù)控機床精度鏈設計方法研究[D];湖南大學;2014年

3 任百川;偏軸光學系統(tǒng)矢量像差理論研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2012年

4 楊曉飛;三反射鏡光學系統(tǒng)的計算機輔助裝調技術研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2005年

相關碩士學位論文 前6條

1 楊國鋒;光學系統(tǒng)中心偏誤差分析方法研究[D];西安工業(yè)大學;2015年

2 王傳磊;基于新一代GPS的幾何特征數(shù)學建模及三維公差分析方法研究[D];大連理工大學;2015年

3 林欽鴻;基于蒙特卡羅法的鏡頭結構公差分析[D];中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）;2013年

4 王洪君;基于數(shù)字圖像處理的透鏡中心偏測量研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

5 袁穎華;小型反射/折反射式望遠鏡的研究[D];蘇州大學;2011年

6 段學霆;共軸光學系統(tǒng)計算機輔助光軸一致性裝調研究[D];中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）;2006年

本文編號：2814083