Собрать окуляр

Когда говорят ?собрать окуляр?, половина заказчиков представляет себе сборку конструктора — вкрутил линзы в трубку и готово. На деле же это многослойный процесс, где каждая погрешность в полмикрона на этапе фрезеровки корпуса выливается в километры погрешности при полевых измерениях. Мы в ООО ?Дунгуань Кэхуатун Электроника Технологии? через это прошли: в 2022 году пришлось переделать партию креплений для геодезических окуляров, потому что терморасчёт не учёл деформацию алюминиевого сплава при -25°C в сибирских экспедициях.

Почему не всякая оптика подходит для сборки

Стекло — это не просто стекло. Взять хотя бы просветление: когда закупали партию линз у регионального поставщика, не проверили коэффициент отражения в УФ-диапазоне. В итоге при длительной работе в горах у пользователей начиналось помутнение изображения — оказалось, полимерный клей между линзами деградировал из-за несрезанного ультрафиолета. Пришлось экранировать просветляющее покрытие напылением оксида тантала, а это +18% к себестоимости.

Сейчас для собрать окуляр стабильного качества используем только стекло марки L-BAL42 от Hoya, но и тут есть нюансы. Партия из Японии может иметь разброс по показателю преломления до 0,0003 между пластинами, что для астрономических наблюдений критично. Поэтому каждую линзу перед установкой проверяем на рефрактометре ИРФ-454 — старом, с советскими клеммами, но дающем погрешность всего ±0,0001.

Кстати, про механику: толщина стенки тубуса должна быть не просто ?достаточной?, а рассчитанной под конкретный способ крепления. Для дронов, например, мы делаем композитный карбоновый корпус с алюминиевыми вставками — чтобы и вибрацию гасить, и тепловое расширение компенсировать. А вот для стационарных теодолитов идёт цельнофрезерованный дюралюминий, но с обязательной последующей стабилизацией от внутренних напряжений.

Процесс юстировки — где теряется 80% точности

Если сборку оптического тракта можно автоматизировать, то юстировка до сих пор требует ручного труда. Наш техник Сергей с 30-летним стажем говорит, что правильная картинка в окуляре должна ?дышать? — не резкость, а плавность подстройки. Молодые инженеры часто перетягивают винты крепления призм, после чего изображение начинает ?плыть? при смене температуры.

Особенно сложно с собрать окуляр для морских биноклей. Там кроме стандартных тестов добавляется тест на солевой туман: держим собранный модуль в камере 72 часа, потом проверяем соосность. В прошлом году потеряли контракт как раз из-за того, что не учли расширение пластиковой юстировочной втулки при влажности 95% — пришлось переходить на бронзовые втулки с пассивацией поверхности.

Зато сейчас для наземной оптики внедрили лазерную юстировку с обратной связью. Берём гелий-неоновый лазер ЛГ-75, строим матрицу из 12 точек по полю зрения и по отражению регулируем наклон призмы. Раньше на это уходило 3–4 часа, сейчас — 40 минут. Но для полевых условий такой метод не подходит, там всё ещё в ходу щупы и индикаторы часового типа.

Кейс: окуляр для геодезического дрона с подогревом

В 2023 году к нам обратились из изыскательской компании с Западной Сибири — нужен был собрать окуляр, который не запотевает при резком перепаде от -35°C на высоте до +5°C в кабине оператора. Стандартные силикагелевые капсулы не работали, пришлось встраивать нихромовую нить на 5В по периметру линзы.

Самым сложным оказалось рассчитать тепловой поток, чтобы не возникло локальных перегревов. Пришлось делать прототип с термопарами и гнать его в термокамере — в итоге пришли к шагу намотки 0,8 мм с шагом 2,1 мм. Потребление 120 мА, но зато конденсата нет даже при 100%-й влажности.

Интересно, что изначально заказчик хотел установить систему обогрева на все линзы, но по расчётам это увеличивало бы вес на 47 г — для дрона критично. Ограничились только передней линзой и просветляющим слоем, который одновременно служит токопроводящим покрытием. Технологию потом запатентовали.

Ошибки, которые нельзя повторять

В 2020 году пытались удешевить сборку за счёт китайских уплотнительных колец из этиленпропилена. Казалось бы, мелочь — но через полгода в поставленных приборах началось ?цветение? оптики: микротрещины в местах контакта колец со стеклом. Пришлось отзывать 1200 единиц, делать бесплатный ремонт — убыток около 2 млн рублей.

Теперь используем только фторкаучук марки Viton, хотя он в 4 раза дороже. Зато выдерживает и ультрафиолет, и температурные циклы, и контакт с оптическими клеями. Кстати, про клеи — перепробовали всего: от советского БФ-2 до японского Cemedine 3000. Остановились на EPO-TEK 353ND, хоть и дорогой, зато не дает усадки при полимеризации и не мутнеет со временем.

Ещё один урок — никогда не экономить на контроле резьбовых соединений. Как-то раз отгрузили партию окуляров с метрической резьбой М25×0,5, а у заказчика были крепления под дюймовую 1″-20 UNF. Пришлось экстренно делать переходники, сейчас держим на складе 14 видов адаптеров — от стандартных М27×0,5 до редких М34×1,0 для военных приборов.

Что даёт сотрудничество с профильным производителем

Когда заказываешь собрать окуляр у нас в ООО ?Дунгуань Кэхуатун Электроника Технологии?, получаешь не просто сборку по чертежу. Например, для того же коннектора FAKRA для автомобильных камер мы разработали переходную втулку, которая компенсирует вибрацию до 15G — это позволило использовать стандартные окуляры в гоночных автомобилях без доработки оптической схемы.

На площадке в 3000 м2 в Центре инноваций Сунху Чжигу мы можем вести полный цикл: от ЧПУ-фрезеровки корпусов до финальной юстировки и термотестирования. Особенно гордимся участком прецизионной обработки — там стоят станки с точностью позиционирования 1 мкм, что для оптики более чем достаточно.

Кстати, про дрoны: сейчас разрабатываем окуляр с переменным фокусным расстоянием для БПЛА, где переключение между 25 мм и 50 мм происходит за счёт перемещения внутренней группы линз электроприводом. Проблема пока в том, что шаговые двигатели создают помехи для электроники дрона — экспериментируем с пьезоэлектрическими приводами. Если удастся снизить энергопотребление до 0,8 Вт, будет прорыв в отрасли.

Вместо заключения: почему это никогда не будет ?просто сборка?

До сих пор помню, как в 2015 году пытались автоматизировать финальный этап сборки — поставили робота-манипулятора для установки линз в тубуc. Оказалось, что даже при точности 0,01 мм не учитывается ?ощущение? резьбы — робот перекашивал линзы, появлялся астигматизм. Вернулись к ручной сборке с динамометрическими отвёртками, но добавили систему контроля крутящего момента.

Сейчас, когда ко мне приходят новые инженеры, первое, что я им говорю: ?Забудьте, что вы собираете детали. Вы создаёте инструмент, который кому-то должен помочь увидеть то, что нельзя увидеть глазом?. Будь то трещина в плотине, обнаруженная с дрона, или новая звезда в телескопе — за каждым собранным окуляром стоит конкретная задача. И мы в ООО ?Дунгуань Кэхуатун Электроника Технологии? эту задачу решаем через детали: через подбор стекла, расчёт тепловых зазоров, юстировку до идеала.

Кстати, если будете на нашем сайте https://www.dgkhtparts.ru — посмотрите каталог переходников для окуляров. Там есть редкие размеры, которые больше нигде не найдёте. И да, приезжайте в гости в Лаобу — покажу, как собираем окуляр для спектрометра, где точность позиционирования линз должна быть не хуже 0,2 угловой секунды. Это стоит увидеть вживую, а не в описании.