光学镜头在制造过程中,光学装调工艺是直接影响系统性能和精度指标的关键环节。从精密光学镜头制造行业现状看,光学镜头的装调主要通过操作经验丰富的技术人员,辅以相关的光学检测仪器,凭借其经验和感觉以手工操作完成。本文针对精密光学镜头的装调过程,对光学器件无损夹持技术、光学镜头装配对位技术和定心调校技术进行研究,研制一套精密装配与定心调校一体化的光学镜头高精度装调系统,旨在解决精密光学镜头装调过程中装配精度和一次装配合格率低、精度稳定性和一致性差、自动化程度低等装调难题,从而达到高质量精密光学镜头的精度要求,提高光学镜头产品的装配效率和一致性。本文主要研究内容总结如下:(1)分析了光学镜头装调的背景和研究意义,并针对精密装配技术和光学镜头定心调校技术,分析了国内外研究现状、以及光学镜头装调过程中的现存问题和技术难点;(2)针对研究对象光学镜头的结构特点,分析了典型光学镜头组成、光机零件的接触界面和固定方式,对光学镜头高精度装调过程中重点关注的透镜中心偏差的定义和相关测量方法和原理进行了总结。利用多点拟合的同轴对位检测方法实现光学镜头的精密装配对位,提出三轴式探针定心调整算法用以指导光学镜头的定心调校;(3)以精密光学镜头中透镜、隔圈和镜筒为装配对象,分析了光学镜头高精度装调系统的特点和功能需求,并首次提出“机械轴+光轴”集成检测方案,基于此方案研制了一套精密装配与定心调校一体化的光学镜头高精度装调系统,提出了精密光学镜头的装调流程。根据透镜、隔圈等光学器件的夹持需求,设计了能实现不同尺寸光学器件无损可靠的夹持器。基于模块化设计思想,对各子系统进行了详细设计,并利用有限元软件对高精度装调系统中的关键零件进行了静力学分析;(4)根据精密光学镜头的装调流程,对高精度装调系统中影响光学器件和镜筒的对位装配精度的误差影响因素进行了分析,基于多体系统理论,建立了高精度装调系统的误差传递模型。并利用此模型对系统中各运动平台的运动误差造成的目标零件和基体零件的对位偏差进行计算,结果表明仅靠各运动平台的精度不能保证光学器件和镜筒的装配精度。并对基于同轴对位检测方法的装配过程进行装配误差综合计算,目标零件和基体零件的对位装配误差在微米级;(5)搭建了光学透镜对位装配实验平台,针对光学透镜的对位装配方法进行了实验验证,通过对位图像的匹配,以及精密调整后执行机构完成装配,证明了本文所提出针对光学器件的对位装配方法可行且有效;设计了定心调整实验装置,在中心偏测量仪下利用光学透镜的三轴式定心调整算法对光学透镜样件进行了定心调校实验。