DIN德国工业统一标准光学元件公差.docx
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DIN德国工业统一标准光学元件公差
光学元件公差
★光学元件公差
本文所有提及光学公差都涉及到DIN3140原则,DIN3140是历经调查研究,并于1958年10月刊登一项德国原则。
这些绘图原则重要有如下用途:
a)在绘图前期可减少产品拒收。
b)消除光学图像中不必要近似公差。
c)消除检测中主观判断。
d)若产品阐明界定明确,可减少意外状况发生。
下表提供了典型缺陷规范。
当给出缺陷在容许范畴内时,公差编号后附加“-”,如3-。
★公差规范
编号
缺陷
解释
1/-
杂质(气泡)
涉及气泡、内部杂质等。
通过(最多容许数量)×(最大尺寸单位:
mm)来判断缺陷级别。
2/-
光学均匀性(纹理)
缺少光学性能、纹理等一致性。
将其分类以便重新检测时无缺陷产生。
i)点光源。
ii)明亮/黑暗界面。
iii)明亮背景。
3/-
构造误差
表面构造偏离几何构造为构造误差。
对照样板比较最大偏离状况(以半径为单位),并依照这个数值分类。
4/-
中心偏差
对于透镜而言,当光学轴和机械轴不在一条直线上时,依照最大偏心距离(mm)或弧度分类。
5/-
表面质量
表面缺陷、刮痕、道子等。
通过(表面缺陷容许数量)×(最大尺寸单位:
mm)判断缺陷级别。
光学元件公差可以分为两大类,即:
i)材料缺陷。
即材料自身引起缺陷(例如:
气泡、条纹)。
ii)工艺缺陷。
这一缺陷取决于工作人员自身技能,也也许通过拿取不慎导致(例如:
划痕、破边等)。
★材料缺陷
依照材料不同光学影响,将其再提成两类。
杂质,如:
气泡、内部杂质等;光学均匀性,如:
条纹等。
她们界定为不同公差。
编号【1】涉及可容许杂质,编号【2】涉及可容许光学均匀性。
★1/-…杂质
杂质,特指气泡,即材料中具有气囊,其截面为圆形。
可容许杂质数量和尺寸取决于光学元件在系统中位置。
普通气泡并不会导致干扰,但如果将其应用到通光途径上,也许由于缺少光线而导致阻碍。
除气泡外尚有一种所谓内部杂质。
内部杂质与气泡构造相似,但尺寸要更小,呈点状。
虽然不同属性玻璃内部也都也许具有这种杂质。
普通这种杂质会遍及光学元件整个体内,但只要是分散开来,那么在特定区域内此类元件是容许使用。
★公差尺寸
可容许杂质数量和尺寸是通过因数和级别数鉴定(最大容许尺寸:
直径)。
这个因数表达指定级别所容许最大杂质数量。
杂质公差尺寸要通过DIN原则鉴定,仅使用如下表格提供尺寸。
容许杂质级别(直径mm)
级别——杂质直径(mm)
0.0010
0.010
0.10
1.0
0.0016
0.016
0.16
1.6
0.0025
0.025
0.25
2.5
0.0040
0.040
0.40
4.0
0.0063
0.063
0.63
级别表达可容许杂质最大直径。
大面积气泡或内部杂质是不容许。
最大容许杂质公差范畴内元件,经常在指定区域内应用。
此外仅仅小气泡是可容许在指定区域浮现,虽然小气泡数量诸多也是可以。
也就是说,一种大气泡不能取代总尺寸相似大量小气泡。
举例:
某杂质在光学图纸中描述为:
1/3×0.63
释义:
1/为杂质编号,0.63表达特殊元件可容许杂质级别数,因数3×表达可容许杂质数量为3。
用大量小气泡来代替直径为0.63mm大气泡,使其总面积不超过给定公差。
也就是对于给定公差3×0.63来说,容许用2×0.4、19×0.25等替代。
此外,还可以将公差细分,如1×0.63+2×0.40+1×0.25。
如果公差有括号限制,如1/(5×0.16),那么只容许指定范畴内杂质直径存在,这里公差不可以细分。
在某些特定状况下,控制区还可按区域细分。
如上图所示,中部容许范畴为1×0.04,而外部容许范畴为5×0.063。
★2/…光学均匀性
光学均匀性指元件总体纹理中条纹或带状物,这些条纹或带状物会形成光学元件不同物理属性。
条纹缺陷对图像构成所导致取决于它们形状、尺寸和反射率。
当条纹与玻璃折射率在不同范畴内时,条纹是可见。
条纹构造:
a)带状条纹(长而细)。
b)含块状杂质带状条纹。
c)环状条纹。
当元件具有杂质时,除另行规定外,光学均匀性公差同样遵守元常规规定。
即容许细分公差(也可以按区域细分)。
可容许条纹数量和类型也通过级别表白。
见下表,
级别
可容许条纹
解释
1
不可见条纹
明亮/黑暗界面
2
不可见条纹
明亮界面
3
分散纤维状条纹、1条带状条纹
明亮界面
4
分散纤维状条纹、3条带状条纹
明亮界面
5
诸多纤维状条纹、3条带状条纹和1条环状条纹
明亮界面
6
不限制条纹
明亮界面
某杂质在光学图纸中描述为:
2/3
释义:
2/为光学均匀性编号。
数字3表达可容许条纹级别,在这种状况下,只容许存在分散纤维状条纹和1条带状条纹。
★实际(工艺)缺陷
这种缺陷可以分为三类,即:
i)光学有效表面偏离几何图形——构造误差。
ii)光学轴和机械轴偏差——中心偏差。
iii)光学有效表面缺陷——表面质量。
★3/…构造误差
构造误差是指通过样板或测量仪检测,鉴定光学有效面偏离了几何图形。
它可以通过数量和干涉环(牛顿环)流动表达,干涉环是在光学元件表面容许存在一种图样。
不同工件、不同检测面会产生不不大于半个波长差别。
最佳使用单色光源检测。
如果使用日光灯检测,那么应当通过干扰环中同一颜色进行判断。
普通来说,红色明显易见,因此使用红色。
在可容许环数背面添加括号,通惯用来表达牛顿环。
检测点要尽量与待测面垂直。
运用样板辨别是中心接触还是边沿接触。
光带(条纹)从中心到边沿移动——中心接触,光带(条纹)从边沿到中心移动——边沿接触。
依照偏离状况,构造误差可以分为三类:
i)粗纹构造误差
ii)规则构造误差
iii)精密构造误差
★i)粗纹构造误差
某杂质在光学图纸中描述为:
3/20(ur)
释义:
3为构造误差编号。
20表达可容许牛顿环数量。
(ur)表达没有固定构造或是对表面没有规律性规定。
在任何构造中,只要光带总数不超过20,牛顿环即是可见。
★ii)规则构造误差
当干涉环图样为延伸到两个方向曲线时,称作规则构造误差。
末端偏差m1、m2是从两端量取垂直距离。
如图所示:
★iii)精密构造误差
精密构造误差只是在很小限度上偏离了实际半径,图像呈条纹状而非环状。
可以通过测量条纹位置来判断偏离。
条纹稀疏对测量并不发生影响,但如果排列疏松,测量会更加有效敏捷。
无规则构造较容易观测。
某杂质在光学图纸中描述为:
3/0.5(0.1)
释义:
3/为构造误差编号。
数字0.5表达可容许光环数,(0.1)表达光学元件中可容许“非圆形”或“像散”。
这由与否从对的角度检测所决定。
以上为规则构造误差样图,编号在插入图中已标记。
★中心偏差
只有透镜会浮现中心偏差问题。
它是指光学有效面中心点(光学轴)和参照轴(机械轴)不一致。
中心点为光学有效面上一点,通过这一点和参照轴相交。
透镜参照轴由装置中能拟定透镜位置表面所决定。
透镜光学轴是连接光学两有效曲面中心所得到轴。
透镜最高点是光学有效面上一点,它和光学轴相交。
接着将透镜光学轴和指定参照轴聚焦在一条直线上。
中心偏差尺寸是曲面法线(过中心点)和参照轴之间夹角大小。
设这个角为X,角大小和有效面距抱负位置倾斜角相等。
某杂质在光学图纸中描述为:
4/0.8’
释义:
4为中心偏差编号。
数字0.8表达表面倾斜角可容许最大偏差(单位为弧度)。
如果杂质以4/0.05形式给出,那么在这种状况下0.05表达最大可容许中心偏差(单位mm)。
距离“a”为测得偏差(参照图表),即参照轴和过曲面法线光学轴距离。
★5/…表面质量
光学表面缺陷理解为光学表面质量,如破边、刮痕、毛道子、污点、晦暗点都属于表面质量。
当材料由于暴露而导致了表面弊病时,像气泡这种材料缺陷也可以归属于表面缺陷。
可容许缺陷数量和尺寸仅仅取决于元件在光学系统中位置。
★公差尺寸
可容许表面偏差数量和尺寸同杂质同样,也是通过因数和级数鉴定(最大容许尺寸)。
级别数要参照DIN原则,仅使用指定表格中尺寸。
同气泡有所不同,表面偏离不常是圆形,因而只要不超过指定公差,其她构造表面偏离也许容许存在。
不容许状况有:
直径不不大于0.63mm;
刮痕宽度不不大于0.63mm。
某晦暗点在光学图纸中描述为:
5/3×0.63
释义:
5/为表面质量编号。
因数3表达可容许表面偏差总数(这里级数为0.63)。
同杂质状况相似,一处大面积划痕可以被大量小刮痕取代,只要它们总面积不不不大于指定公差。
如果公差有括弧修饰,则给定公差不容许细分。
在某些特定状况下,控制区还可按区域细分。
(参阅杂质)
对于某些存在破边、划痕光学元件来说,只要缺陷不是十分明显或者对图像构成及工件牢固性无影响,都是可接受。
★研究成果
当前,几乎不存在只有划痕而没有其她表面缺陷光学元件。
见下表:
零件号码
直径
表面缺陷公差
任意长度划痕公差
473887
26mm
5/8×0.4
K/5×0.016
996497
25mm
5/3×0.1
K/3×0.004
996498
25mm
5/3×0.1
K/3×0.004
996299
8mm
5/3×0.016
K/2×0.0025
526304
46mm
5/3×0.16
K/2×0.01
526305
46mm
5/3×0.16
K/2×0.01
当前,使用可容许划痕宽度乘以透镜直径,成果将和表面缺陷级数相等。
举例:
0.016×26=0.42
0.004×25=0.1
0.0025×8=0.02
0.01×46=0.46
成果表白,“任意长度划痕”必要不大于等于级数。
★划痕公差鉴定
★I.图纸阐明
表面缺陷(包括长条划痕)在图纸中是这样阐明5/A×s:
KN×b,
5=表面缺陷数值编号;
A=可容许缺陷数量;
S=表面缺陷尺寸级数(单位mm);
K=标记为长条划痕;
N=可容许划痕数量;
b=长条划痕尺寸级数(最大可容许宽度,单位mm)。
★表面缺陷A×s和长条划痕KN×b区别
如果表面缺陷长度L比s²/b大诸多话(对L没有向上限制),则这个表面缺陷是一种长条划痕。
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