数字式球径仪总体
设计汇报
院系: 电子信息学院
12月28日
武汉大学
摘要:
光学球面曲率半径精密测量, 对高质量球面样板、 光学系统质量控制等方面含相关键意义。 本文依据自参考剪切千涉技术, 采取球面赔偿自准直原理, 并结合微机技术提出了一个新型数字式激光干涉球径仪。 具体介绍了该球径仪测量原理、 结构及精度分析。
关键字:
曲率半径 激光干涉 数字式 微机系统 精度分析
目录
引言 4
一 、 设计任务 5
§ 设计目标要求 5
§ 设计背景意义 5
§ 测量技术现实状况 5
二、 球径仪工作原理 7
§ 自参考激光剪切干涉球径仪 7
§ 球径仪数字化 11
三、 系统总体设计 11
§ 系统框图 11
§ 系统各部分电路设计 12
四、 系统精度分析和提升 13
§ 系统精度分析 13
§ 各项误差起源 13
§ 系统精度提升 14
五、 设计总结 15
§ 设计系统总结 15
§ 设计心得体会 15
参考文件 17
引言
光学球面曲率半径测量是光学测试领域关键课题之一。 依据不一样原理和要求, 大家已相继提出了很多测量方法和技术, 如自准直望远镜方法、 自准直显微镜方法、 球面干涉仪方法、 刀口阴影方法及平板剪切干涉方法等。 而这些有是间接测量, 需要将测量值带入公式进行计算, 求出曲率半径, 基础全部是人为读数, 其精度受测量人员、 光线等很多原因影响。 本设计将充足利用自参考激光剪切干涉技术和球面赔偿自准直原理和微机系统, 基于计算机技术和传感器技术理论实现球径仪数字化。 该球径仪结构简单, 测试方便, 精度高, 同时还含有多功效优点(亦可方便地用于透镜焦距测量), 所以, 可望在光学球面及透镜参数分析测试等领域取得广泛应用。
数字化球径仪将实现测量结果数字化直接显示, 方便快捷, 而且将多个知识综合应用, 有利于对所学知识掌握和融会贯通。 本设计将从球径仪总体设计、 具体原理、 所用器材、 具体方案、 效果等多方面综合叙述, 在对传统测试方法研究分析基础上从仪器整体设计思想出发, 力图做到科学。
一 、 设计任务
§ 设计目标要求
应用计算机技术和传感器技术进行几何量测量高精度测量是处理光学零件曲率半径测量有效手段之一。 本题目意在对传统测试方法研究分析基础上从仪器整体设计思想出发, 应用新技术设计一套含有优异技术新测量装置。 设计关键内容为:
分析, 研究传统曲率半径测量仪器——球径仪
应用新技术提出测量原理和系统方案
进行全系统总体设计并进行精度分析
完成总体设计汇报
§ 设计背景意义
光学球面曲率半径正确测量是光学测量和光学冷加工过程中关键步骤。 传统光学测量技术对光学球面曲率半径测量, 就其测量方法分有接触式和非接触式两种。 常见方法有环式球径仪法、 牛顿环干涉法、 自准直定位法、 刀口阴影法等。 前两种方法是接触测量方法, 会带来光学球面磨损; 后两种方法是非接触测量方法, 即使避免了对球面磨损, 但对光路调整定位需要很正确, 带来调校光路难度较高, 也有可能造成最终测量误差增加。
这些不一样方法, 可用来针对测量大、 小不一样曲率半径。 多年来, 伴随光通讯、 消费类电子快速发展, 光纤陶瓷插针、 微透镜阵列、 手机镜头、 光学读写头等小型或微型光学球面需求量日益增加, 对这类球面参数测试就显得尤为关键。
§ 测量技术现实状况
以下介绍多个测量曲率半径方法, 其中关键介绍环式球径仪方法。
环式球径仪法测量曲率半径: 环式球径仪测量球面曲率半径是经过测量某部分球面对应矢高及弦半径, 利用已知弦半径和测量所得矢高值计算被测球面曲率半径。 , 由几何关系能够得到被测球面曲率半径计算式为
式中: R—被测球面半径, 单位为mm; r—球面对应部分弦半径(已知量), 单位为mm; h—弦半径r所对应矢高, 是待测量, 单位为mm; 。 为正确地测量弦半径r值, 通常采取一定尺寸测量环, 环半径r是经过精密测量, 作为已知数据, 所以实际测量球面曲率半径R时, 只要测出矢高h即可。
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