本文關(guān)鍵詞：激光掃描法測(cè)量天文光學(xué)零件面形的研究

  更多相關(guān)文章： 非接觸式 自動(dòng)化 粗磨檢測(cè) 曲面擬合 低成本

【摘要】：云南天文臺(tái)于2013年申請(qǐng)建立云南省應(yīng)用天文技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室,現(xiàn)已獲批。在當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題中,對(duì)天文光學(xué)零件鏡面的面形檢測(cè)是一個(gè)重點(diǎn)。常用的檢測(cè)方法分為接觸式檢測(cè)和非接觸式檢測(cè)兩大類(lèi)。目前工廠中通常使用接觸式球徑儀對(duì)光學(xué)鏡面進(jìn)行粗磨檢測(cè),這種測(cè)量方法雖然原理簡(jiǎn)單,但是由于測(cè)量點(diǎn)有限,網(wǎng)格較粗,效率低下,而且因?yàn)槭墙佑|式測(cè)量,所以不適合檢測(cè)晶體等表面較軟的鏡片,同時(shí)對(duì)于表面光潔度要求較高的鏡面也存在檢測(cè)困難。而非接觸式球徑儀市場(chǎng)價(jià)格又十分昂貴,在光學(xué)零件研磨初期并沒(méi)有很高的性?xún)r(jià)比。因此,研制出一套相對(duì)低成本、擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的非接觸式自動(dòng)化面形檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)球徑儀的功能,完成對(duì)光學(xué)鏡面的粗磨檢測(cè)是十分必要的。本系統(tǒng)硬件上采用KEYENCE LT-9031高精度激光測(cè)量?jī)x、DANAHER ULTI-MAC-G型控制器及配套二維移動(dòng)平臺(tái)和卓立漢光KSAV2030-ZF高精密電控垂直升降臺(tái)搭建,并基于STM32系列控制芯片設(shè)計(jì)制作了控制器完成指令分配和調(diào)度功能,利用串口通信控制x軸/y軸二維平移臺(tái)的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格掃描,基于激光掃描法測(cè)量面形弧高,但由于采用的共焦顯微鏡原理測(cè)量范圍較窄,添置了z軸升降臺(tái)擴(kuò)大測(cè)量范圍,設(shè)計(jì)上位機(jī)控制程序和人機(jī)交互界面,使系統(tǒng)在后期使用更為靈活便捷,編寫(xiě)了曲面擬合算法,最終實(shí)現(xiàn)光學(xué)零件面形數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、擬合,以及相關(guān)光學(xué)參數(shù)的計(jì)算。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,無(wú)論待測(cè)光學(xué)零件的表面落差是否超出激光頭測(cè)量范圍,本文研究的非接觸式面形檢測(cè)系統(tǒng)均可完整采集所需面形數(shù)據(jù),并在曲面擬合后給出相關(guān)光學(xué)參數(shù)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟硬件結(jié)合,能對(duì)多種光學(xué)零件面形進(jìn)行一鍵式自動(dòng)檢測(cè),并能達(dá)到粗磨檢測(cè)的精度要求,并且成本較低,能滿(mǎn)足我實(shí)驗(yàn)室工作的需要,也符合市場(chǎng)需求。
【關(guān)鍵詞】：非接觸式 自動(dòng)化 粗磨檢測(cè) 曲面擬合 低成本
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(云南天文臺(tái))
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH74;TG806
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外面形檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-22
• 1.2.1 接觸式檢測(cè)11-15
• 1.2.2 非接觸式檢測(cè)15-22
• 1.2.3 其他檢測(cè)方法22
• 1.3 主要工作和研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.3.1 主要研究工作22-23
• 1.3.2 論文內(nèi)容安排23-24
• 第二章 激光掃描法及其在系統(tǒng)中的應(yīng)用變形24-30
• 2.1 激光掃描法技術(shù)原理和分類(lèi)24-28
• 2.1.1 平移法24-25
• 2.1.2 旋轉(zhuǎn)法25-26
• 2.1.3 平移旋轉(zhuǎn)法26-28
• 2.2 激光掃描共焦顯微鏡原理28-29
• 2.3 小結(jié)29-30
• 第三章 基于激光掃描法的面形檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)30-52
• 3.1 激光測(cè)量?jī)x系統(tǒng)30-37
• 3.1.1 激光感測(cè)頭32-33
• 3.1.2 激光掃描控制器33-37
• 3.2 平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)37-48
• 3.2.1 二維平移臺(tái)子系統(tǒng)37-42
• 3.2.2 垂直升降臺(tái)子系統(tǒng)42-48
• 3.3 調(diào)度控制器48-50
• 3.4 小結(jié)50-52
• 第四章 基于激光掃描法的面形檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)52-62
• 4.1 自動(dòng)測(cè)量方案52-54
• 4.2 調(diào)度控制器軟件設(shè)計(jì)54-55
• 4.3 PC上位機(jī)55-60
• 4.3.1 通信模塊56-57
• 4.3.2 參數(shù)設(shè)置模塊57-58
• 4.3.3 實(shí)時(shí)采樣模塊和數(shù)據(jù)處理模塊58-60
• 4.4 小結(jié)60-62
• 第五章 基于激光掃描法的面形檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)試及誤差分析62-72
• 5.1 誤差分析及處理62-64
• 5.2 系統(tǒng)測(cè)試及數(shù)據(jù)分析64-70
• 5.3 小結(jié)70-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-76
• 6.1 本文主要研究?jī)?nèi)容72-73
• 6.2 未來(lái)工作73-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果78-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：965235