基于ZEMAX的非球面远心系统优化设计研究

发布时间：2021-08-27 08:36

　　随着加工技术的不断发展,相应的检测技术也同步提高。在重效率的今天,在线检测成为行业必备,实现在线检测的机器视觉技术也得到发展,被广泛应用于自动化生产线上。追求更高精度的目标需要更好的系统平台,其关键部分——光学系统是影响机器视觉测量精度的关键因素。远心光学系统是机器视觉系统中的重要组成部件,一般应用于精密测量领域。远心光学系统的成像质量往往决定着测量平台测量精度。目前,远心光学系统结构复杂、体积大、重量重。随着非球面加工技术逐渐成熟,使得一部分研究者开始在远心光学系统中引入非球面,以寻求一种更加简单的结构。但一些精巧的非球面光学设计只有成像理论的支持,往往在生产上难于实现量产,阻碍了远心光学系统的进一步发展。本文将分析远心光学系统非球面优化的问题,从非球面加工的角度去优化光学系统,提高远心光学系统性能。设计过程中综合考虑加工难易程度,以期得到体积小、光学性能好、加工难度低的光学系统。主要研究了以下内容:1、分析了远心光学系统的光路原理;基于像差理论,分析了各像差产生的原因。仿真分析简单光学结构的像差表现,总结远心光学技术的优化方法,选用从简单的球面系统出发,逐步增加变量的方法来优化像差... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Talysurf-5的构成框图

干涉测量原理如图1-7 所示。图 1-7 干涉测量原理图[43]Fig.1-7 Interference measurement光源发出的光经过分光板后分成两束相干光，分别分测量光与参考光。测量光通过工件的反射，回程的光线与参考光线交汇。根据光的相关原理，当两束光线存在不同的相位差时，将会产生干涉条纹，并在接收器上显示出来。而明亮相间的干涉条信息就能反映出被测表面的形貌特征。在基本原理的结构下，经过不同形式的衍变，产生出了不同形式的测量方法。1974 年，J.H.Bruning 提出相移干涉显微法[44]，该方法所要采集的图像减少，使计算的速变有了很大提升，测量分辨率可以达到千万之一的光波长。1981 年，Gary E. Sommargren 提出光学外差干涉法[45]。这种方法可以达到很高的分辨率，但对高度变化较大的表面，无法做到准确测量。之后还有散斑干涉法，主要应用于粗糙度的检测。1.4 本文的研究意义与研究目标1.4.1 研究意义从这些年国内外对远心光学系统的研究来看，远心光学系统普遍应用于精密

图 2-1 物方远心光路分析Fig.2-1 Analysis of object telecentric使得物方远心光学系统相比于普通的光学系统，更大除视差的影响。而在机器视觉的应用中，同样的特性


本文编号：3366020