基于DVD激光头的微位移检测技术研究

发布时间：2017-05-29 15:08

  本文关键词：基于DVD激光头的微位移检测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在精密测量时,由于测量精度要求达到微米甚至是纳米级别,接触式检测方法容易产生弹性形变而影响测量精度,甚至对被测元件表面造成磨损,因此,非接触式测量更利于精密检测。非接触式检测方法具有测量速度快,测量精度高等优点,故越来越广泛的应用在精密测量中。现在市场上的非接触测量仪器主要有电容传感器、电感传感器、激光干涉仪等,但是成本较高,且不易于搬运和携带,操作复杂,故其应用范围比较局限。本文在研究数字多功能光盘(DVD)激光头的自动聚焦原理的基础上,利用音圈电机的位移与其驱动电压在一定范围内呈线性的方法,对DVD激光头聚焦误差信号进行补偿放大得到伺服聚焦误差信号,即音圈电机的驱动电压,从而得到位移量。本文设计了微位移测量系统并进行测试,分析了测试结果及误差产生因素。基于DVD激光头测微位移的检测方法精度高、检测成本低,测量范围能达到200um,测量精度达到200nm,可广泛应用于各种复杂的精密检测中。
【关键词】：DVD激光头 自动聚焦 微位移 精密测量
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN946.5
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 本研究课题的学术背景及理论与实际意义8-9
• 1.2 国内外研究水平和发展趋势9-14
• 1.2.1 非接触式检测方法10-14
• 1.2.1.1 非光学测量方法10-11
• 1.2.1.2 光学测量方法11-14
• 1.3 激光微位移测量技术的研究现状及发展趋势14-17
• 2 激光头结构分析及工作原理17-25
• 2.1 激光头的基本构造17-20
• 2.1.1 激光二极管17-18
• 2.1.2 四象限光电感测器18-19
• 2.1.3 聚焦物镜19-20
• 2.1.4 执行器20
• 2.2 激光头的自动聚焦原理20-22
• 2.3 像散法自动聚焦22-24
• 2.4 本章总结24-25
• 3 激光头的伺服控制系统设计25-36
• 3.1 激光头执行机构参数分析25-28
• 3.2 伺服控制系统的数学模型28-30
• 3.3 聚焦伺服控制系统设计30-35
• 3.3.1 聚焦伺服控制系统30-31
• 3.3.2 聚焦伺服控制系统的补偿放大控制31-35
• 3.4 本章总结35-36
• 4 基于DVD激 光头的微位移检测系统实验设计36-52
• 4.1 实验系统的结构设计36-37
• 4.2 实验系统设计37-38
• 4.3 实验条件及环境38-41
• 4.3.1 实验系统平台38-39
• 4.3.2 实验环境及条件39-40
• 4.3.3 实验芯片功能介绍40-41
• 4.4 系统测试及分析41-51
• 4.4.1 聚焦误差信号的测量41-47
• 4.4.2 伺服聚焦误差信号与离焦量的关系47-49
• 4.4.3 系统性能分析49-51
• 4.5 本章总结51-52
• 5 实测系统中的误差因素分析52-64
• 5.1 仪器本身的系统误差分析52-61
• 5.1.1 四象限感测器的误差分析52-57
• 5.1.2 柱面镜的误差分析57-59
• 5.1.3 分光镜的误差分析59-60
• 5.1.4 聚焦物镜的误差分析60-61
• 5.2 设计系统误差分析61-62
• 5.2.1 系统的噪声分析61
• 5.2.2 系统的安装误差分析61-62
• 5.3 环境因素误差分析62
• 5.4 本章总结62-64
• 6 结论与展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 攻读 学位期间发表论文和承担的科研任务70-71
• 附录71-74
• 附图1 FES形成原理图71
• 附图2 补偿放大原理图71-72
• 附图3 伺服聚焦控制电路原理图72-73
• 附图4 PCB硬件电路实物图73
• 附图5 补偿控制电路框图73-74
• 附图6 聚焦误差信号测试系统框图74
• 附图7 伺服聚焦误差信号测试系统框图74

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