透镜中心厚度测量方法及装置的研究

Research on M easurement M ethod andApparatus for Lens Center ThicknessLU Yi，XU Xiping，SHI Nuo，ZHANG Yingying，CAO Jianning，LIU Hongyu(School ofOpticalElectronicEngineering，ChangchunUniversity ofScience andTechnology，Changchun130022)Abstract：Based on the principle of optical confocal measurement tO the lens thickness，which working in a set of fast、non-contact、high-precision measurement of the lens center thickness measuring system was designed with the two di-mensional mobile platform machinery.Under computer control，the measurement system is analyzed by the specifc algo-rithm，and the final measurement of the center point of the lens.Experimental results show that the measurement rangeof the present system is not less than 15mm ，the measurement accuracy ofIgm，to meet the requirements of the mea-surement accuracy of the thickness of the center of the lens，it carl be more widely used。

Key words：thinkness of lens center；centering defice；optical confocal measurement；non-contact measurement在光学领域中，透镜的三项基本参数是中心厚度、折射率和曲率半径，其中透镜中心厚度加工的误差是影响光学系统成像的重要因素。例如在航空、航天等高精度光学系统产品中，对透镜的公差有着严格的要求，透镜的光轴偏角、径向偏移和轴向间隙需要根据镜头中透镜的中心厚度来进行精密的调整。而其加工是否满足精度要求，则需要高精度的仪器对其进行检查和测量n]。

目前 ，测量透镜厚度技术可以分为接触式和非接触式两种∮触式测量方法有两个普遍存在的缺点：1)工件容易被划伤，破坏了透镜表面的光洁度。

2)ml头频繁地接触透镜 ，也会因磨损透镜从而影响了测量的精度。所以接触测量不适合用于大批量的快速 自动检测系统。非接触测量有图像法、共面电容法和干涉法等。图像法由于受到CCD分辨率、摄相机成像系统、标定系数精度和图像清晰程度等影响，测量的误差较大。共面电容法为了取得可靠的数据作为检测的依据，则需要共面电容测头对被测透镜的材料进行精确测试，测量过程复杂 ，不利于用在透镜测厚上。干涉法在实际测量时外界的振动、气流等环境因素容易影响干涉条纹，因此虽然在理论上具有更高的测量精度 ，但在实际中难以实现 。

本文用共焦法来测量透镜的厚度，并设计-套透镜 自动定心装卡的装置来确定透镜的中心，从而实现对透镜中心厚度的非接触、高精度和快速的测量。

1 测量原理如图1所示 ，本系统是用共焦光学系统来测量透镜厚度的，其作用是将入射的复色光按波长会聚收稿 日期 ：2012-11-15作者简介：卢毅 (1985-)，男，硕士研究生，E-mail：270881814###qq.tom。

通讯作者 ：徐熙平 (1969-)，男，教授，E-mail：xxp###cust.edu.Crl。

第3-4期 卢毅，等：透镜中心厚度测量方法及装置的研究 3l表2 实际值为 11.0108ram的凸透镜测量数据序 号 标准值 测量平均值 测量标准差 偏差从实验数据可以看出，本系统的测量精度可达1Fm，满足测量的精度要求。

5 结论本文介绍了共焦法测量透镜厚度系统的原理，设计了透镜定心的方法及定心装置。利用入射光在透镜上下表面反射回来的不同波长的反射光 ，经光(上接第22页)补偿前后误差曲线对比如图6所示。

图6 误差 曲线对 比4 结论本文提出了基于BP神经网络的编码器误差补偿方法，经过试验证明此方法可有效提高编码器的误差精度，使本次实验的21位绝对式编码器精度由20 提高到了2 以内。本实验采用激光干涉仪作为谱仪分析光谱，计算机分析数据并控制工作台的水平移动，最终测量出透镜的中心厚度。经试验验证 ，该系统测量精度高，标准差为lgm。同时，本系统为非接触高精度透镜中心厚度的i贝0量，提供了-种新的技术途径。