在线光学传递函数检测及其精密定位控制的研究

发布时间：2017-03-22 19:02

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【摘要】：随着现代科技的进步,光学系统成像技术在工业和检测领域的应用渐趋广泛,尤其在自动化和智能控制方面占着举足轻重的地位。因此研究光学系统成像的质量检测和各种评价方法呈现突出的重要性。光学系统成像质量评价有很多种方法,如：星点检验法、鉴别率法、波相差法、光学传递函数检测法等,其中光学传递函数(MTF)检测法是目前公认的最为客观、有效的一种光学像质检测方法。目前光学传递函数检测仪正在向自动化与标准化演进。自动版的MTF检测仪对重复定位精度的要求比较高,且要求重复性和稳定性好。本文结合现代自动MTF检测仪在工业生产线上使用时遇到的定位不精准以及系统不稳定等问题,在充分研究了光学传递函数理论基础和精密定位检测技术原理的基础上,提出了基于光栅尺的闭环位置反馈系统,并在软件、硬件两方面将闭环定位系统融合进自动MTF检测系统中,实现了±1μm的系统定位精度。MTF检测仪的定位精度问题得到解决后,本文对改进后的MTF检测系统进行了仪器重复性和稳定性检测并获得较好的测量结果,判断得出了基于光栅尺闭环反馈控制的MTF检测平台重复性和稳定性满足工业生产要求。最后在重复定位精度高、仪器重复性与稳定性好的基础上,参考数理统计中的正态分布、标准差和极差等原理,本文对大批量待测的A扫描镜头的MTF离散性进行了研究,得出MTF离散性研究数据满足A扫描镜头的生产制造要求的结论,并且这套闭环控制检测系统已经植入到生产线上,直观地对A扫描镜头好坏进行了判断。
【关键词】：光学传递函数 精密定位 重复性与稳定性 MTF离散性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74;TP273
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 光学系统的像质评价方法综述9-13
• 1.2 国内外光学传递函数(MTF)检测的发展历史与现状13-15
• 1.2.1 国内外MTF检测的发展历史13-14
• 1.2.2 国内外光学传递函数检测的发展现状14-15
• 1.3 课题来源及研究目的15-16
• 1.4 本文研究框架16-19
• 第2章 在线MTF检测中的精密位置检测的实现19-33
• 2.1 常用的精密位置检测方法原理及其优缺点19-27
• 2.2 光栅尺精密位置检测技术27-31
• 2.2.1 光栅尺工作原理27-28
• 2.2.2 莫尔条纹辨向技术和细分技术28-31
• 2.3 本章小结31-33
• 第3章 光栅尺闭环定位控制的在线光学传递函数检测33-47
• 3.1 在线光学传递函数检测系统中的光栅尺闭环反馈控制方案33-38
• 3.1.1 现有的在线光学传递函数检测方案33-36
• 3.1.2 加入光栅尺闭环控制的在线光学传递函数检测方案36-38
• 3.2 光栅尺闭环位置反馈方案的器件选型以及硬件连接38-41
• 3.2.1 光栅尺选型38-39
• 3.2.2 数据采集卡选型39-41
• 3.2.3 闭环反馈控制系统的硬件连接41
• 3.3 光栅尺闭环位置反馈方案的精度检测41-46
• 3.3.1 闭环控制系统的反馈程序41-44
• 3.3.2 闭环控制系统的精度检测44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 基于光栅尺闭环控制的在线MTF检测平台研究47-67
• 4.1 基于光栅尺闭环控制的在线MTF检测平台重复性和稳定性研究47-54
• 4.1.1 在线MTF检测平台的重复性研究47-52
• 4.1.2 在线MTF检测平台的稳定性研究52-54
• 4.2 基于光栅尺闭环控制的在线MTF检测平台重复性和稳定性对标54-58
• 4.3 大批量镜头MTF值的离散性研究58-66
• 4.3.1 不同镜头最大MTF值(max-mtf)离散性研究59-61
• 4.3.2 不同镜头最大MTF值对应检测平台位置(max mtf position)的离散性研究61-63
• 4.3.3 不同镜头固定检测位置(20.2mm-mtf)的离散性研究63-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 总结与展望67-69
• 5.1 本论文研究工作总结67-68
• 5.2 工作展望68-69
• 参考文献69-75
• 作者简历75

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