光栅尺测长式激光差动共焦曲率半径测量系统

发布时间：2017-05-14 08:18

  本文关键词：光栅尺测长式激光差动共焦曲率半径测量系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在现代光学测量领域中，曲率半径是光学透镜最基本的参数之，其精度将直接影响透镜的焦距等光学参数，而这些参数又在很大程度上影响着光学系统的综合性能。因此，曲率半径需要高精度的检测。目前曲率半径的高精度非接触测量方法包括球面干涉法、自准直法和单模光纤自准直法等，其中，基于猫眼-共焦定焦的球面干涉法是目前最常用的曲率半径高精度非接触测量方法，该方法是通过对零干涉条纹的判读来确定猫眼和共焦位置。由于衍射效应的存在，光不能被聚焦于点，限制了定焦精度，同时由于空气的扰动，对干涉条纹的稳定性产生很大的影响，曲率半径的高精度现场测量难以保证。为了增强高精度曲率半径测量仪器的抗环境干扰能力，降低曲率半径测量系统研制成本，满足现场使用需求，本文研制了基于光栅尺测长的激光差动共焦曲率半径测量系统。 论文的主要研究工作包括： 1)以差动共焦曲率半径测量原理为基础，研究了光栅尺测长式激光差动共焦曲率半径测量方法； 2)根据激光差动共焦曲率半径测量原理，完成了总体系统的光路设计、重要组件选取及软件设计，以系统的总体光路设计为基础，进行了系统的结构设计，机械结构设计主要内容包括：差动共焦系统主机光机结构设计，直线气浮导轨、五维调整架、电动平移台以及光栅尺测长系统安装结构设计； 3)搭建了光栅尺测长式激光差动共焦曲率半径测量整体系统，设计光栅尺测长系统，编写了测长标定程序，并完成光栅尺测长的标定；分别完成了钢球、标准透镜的曲率半径测量实验设计和抗环境干扰能力实验设计并给出了实验结果； 4)对得到的结果进行误差分析，，并给出改进的措施。实验表明，该系统相对测量精度优于10×10－6，满足高精度曲率半径测量的精度需求。
【关键词】：差动共焦 曲率半径测量 非接触测量 光栅尺
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH744.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 曲率半径测量方法综述11-19
• 1.2.1 接触式测量技术方法概述11-13
• 1.2.2 非接触测量技术方法概述13-15
• 1.2.3 曲率半径测量技术研究现状15-19
• 1.3 差动共焦检测技术19-21
• 1.4 本文的主要研究内容21-23
• 第2章 差动共焦曲率半径测量原理23-33
• 2.1 差动共焦系统的测量原理23-27
• 2.2 差动共焦系统曲率半径测量原理27-31
• 2.3 本章小结31-33
• 第3章 曲率半径测量系统测长设计33-44
• 3.1 光栅尺测长系统技术33-38
• 3.2 光栅尺测长系统关键器件选型38-43
• 3.2.1 光栅尺38-39
• 3.2.2 读数头39-40
• 3.2.3 细分卡40-41
• 3.2.4 计数板卡41-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第4章 光栅尺测长式激光差动共焦曲率半径测量系结构设计44-52
• 4.1 曲率半径测量系统整体结构44
• 4.2 激光差动共焦定焦系统结构设计44-46
• 4.2.1 系统分光光路的结构45
• 4.2.2 差动共焦探测结构设计45-46
• 4.3 测量系统其他部件及其固定装置设计46-48
• 4.3.1 调整机构46-47
• 4.3.2 直线气浮导轨47-48
• 4.4 光栅尺测长系统测长标定48-51
• 4.4.1 光栅尺测长系统测长标定方案设计48
• 4.4.2 光栅尺测长系统测长标定程序编写48-50
• 4.4.3 光栅尺测长系统测长标定实验50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 实验验证52-61
• 5.1 实验装置52-53
• 5.2 误差分析53-54
• 5.2.1 测长误差对系统测量的影响53
• 5.2.2 定焦误差53
• 5.2.3 各轴线不重合引起的偏差53
• 5.2.4 面形误差53-54
• 5.2.5 误差合成54
• 5.3 验证试验54-60
• 5.3.1 理想环境下曲率半径测量对比实验54-58
• 5.3.2 一般环境下曲率半径测量对比实验58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-67
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：364664