本实用新型涉及一种无应力激光光学系统安装结构及安装工具，属于激光光学系统安装领域。
背景技术：
随着激光技术的不断发展，大量的激光技术被应用到工业生产以及加工中。随着激光微加工在半导体、电子、以及精密切割行业的兴起，对各类高端激光镜头的精度要求也在不断提高，
目前，激光加工技术在现代工业领域处于越来越重要的位置，加工技术一直朝着高精细、低功耗、高效率方向发展。这就对激光器件的性能要求越来越高，目前光学装配带来的应力和中心偏会大大影响激光器件性能。
在高端激光镜头结构中，镜片一般采用玻璃等材料，用来放置镜片的镜座，一般采用金属材料，二者的材料不同，热膨胀系数不匹配，产生的变形不同，即在镜片和镜座结合面间形成压力或扭力，会导致镜片产生热应力，直接会影响镜头的性能。现有的镜头装配多采用人工装配，用工装将镜片固定在镜座里时，由于无法控制扭力，每个人所用力量不一样，造成了镜片和镜座结合面间形成压力或扭力不可控制，使得镜头在使用时很难无法保持一致。
技术实现要素：
为了解决激光镜头装配过程中应力和中心偏的产生，导致聚焦光斑大小不一致以及光斑变形，本实用新型提供一种无应力激光光学系统安装结构；为了解决了镜片和镜座结合面间形成压力或扭力不可控制的问题，本实用新型提供一种无应力激光光学系统安装工具。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种无应力激光光学系统安装结构，包括光学镜片和镜座，还包括尼龙头螺钉；光学镜片装设在镜座内，镜座上设有螺纹孔，尼龙头螺钉穿过螺纹孔、并与光学镜片的侧壁相接。
上述安装结构通过调节尼龙头螺钉来消除光学镜片的侧向应力和中心偏。
为了进一步减小外圆应力和中心偏，光学镜片外围设有调节圈，调节圈和镜座内侧壁之间留有0.5±1mm的调节空隙，尼龙头螺钉穿过螺纹孔、并与调节圈的外周侧壁相接。使用尼龙头螺钉主动调节中心偏，减小外圆应力和中心偏，可降低金工件的加工精度。
为了进一步提高光学系统的稳定性，调节圈通过压圈进行固定。
为了保证光斑的大小一致性和圆度，压圈和光学镜片之间设有缓冲圈。这样可消除金工件带给光学件的应力。
为了保证光学系统的使用强度、稳定性等使用性能，镜座、压圈和调节圈均采用6061铝。
优选，缓冲圈采用聚四氟乙烯(ptfe)。
当相邻两光学镜片间距小于5mm时，在相邻两光学镜片间设置隔圈。隔圈采用h62无氧铜。
上述无应力激光光学系统安装结构，大大减小光学器件因装配带来的应力，主动调节机构可弥补加工过程所带来的误差。
激光光学系统的保护窗通过压圈进行固定，在保护窗和压圈之间设有o型圈。通过o型圈来消除压圈对保护窗的应力。
一种无应力激光光学系统安装工具，包括横杆和两根结构相同的竖杆，竖杆的一端为连接端、另一端为工作端，竖杆的连接端设有套环，竖杆通过套环套设在横杆上、并通过穿过套环侧壁的螺栓固定，两根竖杆位于横杆的同一侧。
上述安装工具主要用来装设激光光学系统所用压圈，压圈与镜座的内侧壁之间优选为螺纹连接，压圈的端面上设有对称设置的两个安装孔，装配时，松开螺栓调节竖杆在横杆上位置，使得两根竖杆的工作端正好插在两个安装孔内，然后通过旋转横杆的方式实现压圈的装配。
为了实现扭力的精准控制，上述无应力激光光学系统安装工具还包括扭力预设组件，扭力预设组件通过夹具连接在横杆长度方向上的中心位置，两根竖杆分别位于横杆上中心位置的两侧、且两根竖杆到横杆上中心位置的间距相等。在装配时可以通过扭力预设组件预设扭力大小，使得装配扭力可以控制在合理范围，降低装配扭力对镜头产生的应力影响，并且能够保证镜头性能一致性。
为了对扭力实施实时监控，上述无应力激光光学系统安装工具还包括扭力计，扭力计与扭力预设组件连接。扭力预设组件通过扭力传感器检测扭转力矩，并转化成电信号，再通过扭力计的数显管显示扭力大小，扭力计可以实时监测到装配扭力数值。
上述预设扭力组件，可以根据装配镜头的规格，设置不同的扭力数值，当在装配时扭力大于预设值时会发生提示。
扭力计，可以实时显示当前装配扭力，超过预设扭力时会发出报警声。
扭力组件优选为扭力组件n20ltdk；扭力计优选为扭力计rsx-30nlt。
为了提高安装的稳定性，竖杆上的工作端端部为“一”字型的扁平结构。压圈的端面上的安装也是“一”字型。
本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
本实用新型无应力激光光学系统安装结构，大大减小了光学器件因装配带来的应力和中心偏，主动调节机构尼龙头螺钉可弥补加工过程所带来的误差；本实用新型无应力激光光学系统安装工具，结构合理，能很好的保证每套镜头在装配时由扭力引起的应力一致，装配效果好，成品率大大提高。
附图说明
图1为实施例1中的无应力激光光学系统安装结构示意图；
图2为实施例1中的无应力激光光学系统安装结构的干涉图；
图3为对比例1中的干涉图；
图4为无应力激光光学系统安装工具结构示意图；
图5为实施例2中的干涉图；
图6为实施例2中使用现有常规工具装设的激光打标结果；
图7为实施例2中使用本实用新型无应力激光光学系统安装工具装设的激光打标结果；
图中，1为第一透镜，2为第二透镜，3为第三透镜，4为保护窗，5为尼龙头螺钉，6为隔圈，7为第一调节圈，8为第一缓冲圈，9为第一压圈，10为镜座，11为第二压圈，12为o型圈，13为第三压圈，14为第二调节圈，15为第二缓冲圈，16为横杆，17为竖杆，18为扭力预设组件，19为扭力计。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
如图1所示，三片透镜和一片保护窗的光学系统安装结构，包括沿光线入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和保护窗；第一透镜专设在镜座内，并通过穿过镜座与第一透镜的侧壁相抵，通过调节尼龙头螺钉来消除第一透镜的侧向应力和中心偏；第二透镜外围设有第一调节圈，第一调节圈和镜座内侧壁之间留有0.5mm的调节空隙，尼龙头螺钉穿过螺纹孔、并与第一调节圈的外周侧壁相抵，且在第一透镜和第二透镜之间装设有隔圈，第一调节圈通过第一压圈固定，第一压圈和第二透镜之间设有第一缓冲圈；第三透镜外围设有第二调节圈，第二调节圈和镜座内侧壁之间留有0.5mm的调节空隙，尼龙头螺钉穿过螺纹孔、并与第二调节圈的外周侧壁相抵，第二调节圈通过第三压圈固定，第三压圈和第三透镜之间设有第二缓冲圈；保护窗圈通过第二压圈固定，第二压圈和保护窗之间设有o型圈。
上述安装结构的安装方法：首先将第一透镜装入镜座内，针对第一透镜设计了一个尼龙头螺钉，通过调节尼龙头螺钉来消除第一片镜片的侧向应力和中心偏，当加入第一透镜后，可以通过中心仪检测装置主动调节第一透镜和镜座同心度，保证两者的中心偏小于1’。
然后将隔圈装入镜座内，在加入第二透镜，此处设计了第一调节圈和尼龙头螺钉，通过尼龙头螺钉消除了第二透镜侧面的应力，再结合第一调节圈，可以对第二透镜进行中心偏的调节，这样可以保证前两片透镜在无应力的情况下，整体的中心偏可以很好配合达到1’以下，再将第一缓冲圈和第一压圈装入镜筒内，此时第一缓冲圈的作用就是减小第一压圈对于第二透镜的应力，使得第一压圈在固定第二透镜的同时未对第二透镜造成挤压，也避免第二透镜产生形变。
之后将第三透镜装入镜筒内，同样在第三透镜的侧面设计了尼龙头螺钉来消除第三透镜侧面的应力和中心偏，并在第三透镜后面加入第二缓冲圈，第二缓冲圈的作用同样是避免后面的压圈对第三透镜造成挤压而产生应力，从而影响整体的效果，第三透镜处同样设计了第二调节圈，通过第二调节圈来来调节第三透镜的中心偏，保证前三片镜片整体的中心偏小于1’。
最后加入保护窗，在保护窗后面采用o型圈加第二压圈的方式，通过o型圈来消除第二压圈对保护窗的应力。整个系统对所有的透镜都进行了消除应力的设计。
上述镜座、压圈和调节圈的材质均采用6061铝；缓冲圈的材质采用聚四氟乙烯；隔圈的材质采用h62无氧铜。
对比例1
与实施例1所不同的是：第一透镜、第二透镜、第三透镜和保护窗均通过压圈固定，未设置调节圈、缓冲圈和隔圈，各透镜的侧面也未设计尼龙头钉。
对比例1中直接将压圈压在镜片上，侧面也未设计尼龙头钉，这样的设计会导致透镜面形产生应力形变，测试的干涉如图3，干涉条纹严重变形，无规则；而实施例1通过无应力结构设计后干涉图如图2所示，干涉条纹规整无变形。
实施例2
如图4所示，一种无应力激光光学系统安装工具，包括扳手，扳手包括横杆和两根结构相同的竖杆，竖杆的一端为连接端、另一端为工作端，工作端端部为“一”字型的扁平结构，竖杆的连接端设有套环，竖杆通过套环套设在横杆上、并通过穿过套环侧壁的螺栓固定，两根竖杆位于横杆的同一侧。
扭力预设组件通过夹具连接在横杆长度方向上的中心位置，两根竖杆分别位于横杆上中心位置的两侧、且两根竖杆到横杆上中心位置的间距相等。扭力计与扭力预设组件连接，实时显示扭力大小。在扭力预设组件上设定一个扭矩值，拧紧压圈时，当扭力值大于扭力预设组件内部弹簧压力后，会产生脱节效应，扳手会发出“卡塔”声，这样每次压圈受到的扭力大小是固定的。
扭力预设组件为扭力组件n20ltdk,扭力设置量程为4-20kgf.cm，最小分辨率为0.1kgf.cm(10kgf.com≈1n.m)；扭力计为扭力计rsx-30nlt，扭矩显示范围1-30n.m,分辨率为0.1n.m。
上述安装工具主要用来装设激光光学系统所用压圈，压圈与镜座的内侧壁之间为螺纹连接，压圈的端面上设有对称设置的两个安装孔。安装时，先通过反复调试，配合扭力计rsx-30nlt的使用，确定每个压圈的最佳扭力作为预设扭力，然后完成批量生产。
实施例1中压圈是通过现有常规的工具和方法安装的，应力的消除主要通过尼龙头螺钉、调节圈、缓冲圈等的设置和调整来实现的，本例中以仅靠压圈固定的对比例1中的结构为例，说明安装工具对应力消除的效果，图3为使用现有常规工具装设测试的干涉，干涉条纹严重变形，无规则；图5为使用上述无应力激光光学系统安装工具所测试的干涉，实施例1中的结构结合上述无应力激光光学系统安装工具所测试的干涉与图5一致，因此不重复给出；图6为使用现有常规工具装设的激光打标结果，打标线宽测试结果0.0329mm；图7为使用上述无应力激光光学系统安装工具装设的激光打标结果，打标线宽测试结果0.0244mm。
1.一种无应力激光光学系统安装结构，包括光学镜片和镜座，其特征在于：还包括尼龙头螺钉；光学镜片装设在镜座内，镜座上设有螺纹孔，尼龙头螺钉穿过螺纹孔、并与光学镜片的侧壁相接。
2.如权利要求1所述的无应力激光光学系统安装结构，其特征在于：光学镜片外围设有调节圈，调节圈和镜座内侧壁之间留有0.5±1mm的调节空隙，尼龙头螺钉穿过螺纹孔、并与调节圈的外周侧壁相接。
3.如权利要求2所述的无应力激光光学系统安装结构，其特征在于：调节圈通过压圈进行固定。
4.如权利要求3所述的无应力激光光学系统安装结构，其特征在于：压圈和光学镜片之间设有缓冲圈。
5.如权利要求4所述的无应力激光光学系统安装结构，其特征在于：镜座、压圈和调节圈的材质均采用6061铝；缓冲圈的材质采用聚四氟乙烯。
6.如权利要求1-5任意一项所述的无应力激光光学系统安装结构，其特征在于：当相邻两光学镜片间距小于5mm时，在相邻两光学镜片间设置隔圈，隔圈的材质采用h62无氧铜；激光光学系统的保护窗通过压圈进行固定，在保护窗和压圈之间设有o型圈。
7.一种无应力激光光学系统安装工具，其特征在于：包括横杆和两根结构相同的竖杆，竖杆的一端为连接端、另一端为工作端，竖杆的连接端设有套环，竖杆通过套环套设在横杆上、并通过穿过套环侧壁的螺栓固定，两根竖杆位于横杆的同一侧。
8.如权利要求7所述的无应力激光光学系统安装工具，其特征在于：还包括扭力预设组件，扭力预设组件通过夹具连接在横杆长度方向上的中心位置，两根竖杆分别位于横杆上中心位置的两侧、且两根竖杆到横杆上中心位置的间距相等。
9.如权利要求8所述的无应力激光光学系统安装工具，其特征在于：还包括扭力计，扭力计与扭力预设组件连接。
10.如权利要求7-9任意一项所述的无应力激光光学系统安装工具，其特征在于：竖杆上的工作端端部为“一”字型的扁平结构。
技术总结