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1.引言 光学冷加工的基本工艺为，铣磨毛坯-精磨-抛光-定心磨边-(胶合)-清洗-镀膜-涂墨。经过精磨抛光后的透镜，一般为未定心，存在中心的偏差，分为以下两种情况：（1）光轴倾斜。（2）中心偏离。如图1所示。 因此为了保证装配后的成像质量不受影响，需要将光轴与机械轴重合，并且打磨掉形状奇怪的边缘，保证装配固定时的准确性。这个工艺流程称之为定心磨边。 定心的实质是利用透镜所确定的几何轴线，来寻找并确定看不见的理想光轴，将透镜两个工作面的球心置于机床的旋转主轴上，这样就将以理想光轴为中心的磨边过程，变为以机床主轴为回转中心的修磨过程。磨边的实质是通过磨削透镜的外圆，使透镜定心之后确定的光轴和透镜的几何轴相重合，以得到光轴与基准轴重合的透镜，并且使透镜的口径达到光学系统所要求的大小[1]。 透镜定中心的方法有：（1）光学定心。（2）机械定心。（3）光电自动定心。PS：由于本文不是写综述，所以简要写一下。 2.光学定心光学定心法是一种利用光成像原理来实现透镜定心的方法，主要包括透镜表面直接反射像定心法、透射像定心法、球心自准反射像定心法和激光定心法等。 透镜表面反射像定心法装置如图2所示。工件粘贴在机床的夹头上，旁边放置光源，机床夹头带动工件旋转，如果工件未定心，其对与光源表面反射像点将会随着旋转而不断跳动，此时通过移动调整透镜使得其像点不跳动，即可完成定心。但是其精度较低，定心精度为e=0.0363mm。 透射像定心法装置如图3所示。其使用显微镜观察被定心透镜的焦点像，当透镜旋转时焦点像不动则定心完成，但是其精度也较低。
球心自准反射像定心法也是利用了光的反射原理，透镜工作面曲率中心的偏移程度根据工件旋转时发光物体在该透镜上的反射像的偏离程度来判断。使用时，透镜的球心与显微镜的工作点O重合，通过观察3处分划板像的跳动来调整，用网格来衡量定心偏差。
3.机械定心机械定心使用同轴夹头压紧透镜实现自动定心。当透镜固定在机床上，夹头对透镜两端施加压力，如果透镜未定心，透镜表面与夹头只有一个点接触，透镜受到的压力F指向球心，此时F可以分解为指向机械轴的定心力B和夹紧力N，定心力克服摩擦力R将透镜挤向中心，直到接触点扩大到一个圆，定心力平衡，透镜光轴与机械轴重合完成定心。 机械定心法的定心精度受到透镜定心角的影响，当定心角的角度 α<12°时，不能使用此方法。中小口径透镜的定心非常适合使用机械定心法，实验表明，当透镜口径在 6~70mm 时，机械定心法的定心精度非常高，可达10μm 左右。机械定心法的优点在于操作方便简单，并且对于中小口径的透镜，它的定心效率较高，适合中低精度透镜的大批量生产。机械定心法的缺点在于定心中、大口径透镜时，精度不算高，并且夹头对透镜施加的压力可能会破坏透镜表面，在透镜工作面产生压痕，对由比较脆的材料制作而成的透镜，比如硅、锗透镜，使用机械定心法的时候甚至可能会直接把透镜夹碎，因此也不适合使用模压成型的非球面定心。 在同样的直径下，曲率半径越小，定心精度越高。机械定心精度一般为0.01mm。 定心系数ZPLM优化宏在优化的时候发现有时候需要限制一下弯月型的定心系数，于是乎就写了个宏，在网上的我可以插到的宏优化都是直接在评价函数里面加操作数完成的，十分不美观，于是使用ZPLM操作数，写了一个宏，用法和普通操作数一样。
由于我的宏命名为ZPL00.zpl,为了能调用这个宏，Mac#处需要填上0。由于最后OPTRETURN 0,所以Data处填写回调的参数0（注意：第一排也必须是0，否则ZPLM不执行，如果想要调用第二个回调参数，需要在现在这一行的基础上，再加一行ZPLM，调运ZPL00.zpl这个宏，Data填写1，这里只回调了一个参数，所以没有data填1没有任何数据）。在HX，HY处输入前表面和后表面的位置，这里前后表面分别是第2、3个面，所以输入2、3. 如果需要优化，就需要将权重置1，使用OPGT限制。Value显示的就是Data处的回调数据，也就是我们的定心系数，这里是0.522。 我在这里把我的宏分享给各位，使用时需要将文件放到ZEMAX默认宏文件夹中，C:\Users\Lenovo\Documents\Zemax\Macros。 然后在评价函数里面添加ZPLM操作数即可。 ZEMAX MARCO ZPLM的一些Trouble shooting (1)如果遇到ZPLM里面PVHX,PVHY传递数值正常，而Text Viewer中打印出来的不正常，需要你优化一次即可（我也不知道为什么……） (2)如果将ZPLM输入优化函数中，点击更新后，上面的数值变成9000000000，说明MARCO中存在语法错误，修正后就可以消除。同时，此时的PVHX，PVHY都是不能正常传递给MARCO的。
如果有不会的，可以去ZEMAX帮助里面查，写得很详细，链接贴下面了，使用ZPL宏进行优化：ZPLM操作数 – 中文帮助 (zemax.com)
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发表于 2024-4-17 20:00
