Täisautomaatne sfäärilise läbimõõdu mõõtur on optiline kontrollseade, mida kasutatakse sfääriliste pindade (kumerad/nõgusad pinnad) kõverusraadiuse, fookuskauguse ja sfäärilisuse vea suureks-täpsuseks. Selle põhiprintsiip on keskendunud kahele suurele moodulile: "optiline parameetrite kaardistamine" ja "automaatne täpne juhtimine", mida saab jaotada kolmeks põhilüliks:
1. Optilise tuvastamise põhiprintsiip: parameetrite vastupidine mahaarvamine, mis põhineb geomeetrilisel optikal ja häireefektidel
Tuum seisneb "tuntud optilise tee" konstrueerimises läbi optilise süsteemi, kasutades mõõdetud sfäärilise pinna peegeldus-/murdumiskarakteristikuid, et teisendada "sfäärilised geomeetrilised parameetrid (nt kõverusraadius)" "mõõdetavateks optilisteks signaalideks (nagu täpi asukoht, interferentsi ääred)" ja seejärel sihtmärgi mudeli parameetrite järeldamine. Peamised tehnilised teed on jagatud kahte kategooriasse:
Autokollimatsiooni meetod (sobib keskmise ja madala täpsusega kiireks mõõtmiseks)
Optilise tee kujundus: kollimeeriva valgusallika (nagu He{0}}Ne laser) kiiratav paralleelvalgus peegeldub kiirjagaja poolt ja langeb seejärel risti mõõdetavale sfäärilisele pinnale. )
Signaali genereerimine: kui paralleelvalgus langeb kumerale sfäärilisele pinnale, koondub peegeldunud valgus pinna "kõveruskeskmesse". Nõgusale sfäärilisele pinnale langedes peegeldunud valgus lahkneb, moodustades virtuaalse fookuse (võrdne kumeruskeskmest kiirgumisega). )
Parameetrite arvutamine Seade jäädvustab peegeldunud valguse fookuspunkti asukoha ülitäpse CCD-pildianduri kaudu. Kombineerides kauguste erinevuse "võrdlustasandi (näiteks instrumendi sisseehitatud kollimeeriva läätse fookustasapind)" ja "fookuspunkti" vahel ning asendades selle valemiga R=2×(L - f₀) (kus R on kõverusraadius, L on mõõdetud kaugus ja f₀ on kõverusraadiuse otsene fookuskaugus), järeldanud. )
Interferomeetria (sobib suure täpsusega{0}}tuvastamiseks, täpsusega ±0,1 μm)
Optilise tee kujundus: Michelsoni interferentsi optiline tee kasutatakse kollimeeritud valgusallika jagamiseks kaheks kiireks - üks kiir langeb "võrdlustasandi peeglile" (standardtasapinnale) ja teine kiir langeb "mõõdetud sfäärilisele pinnale". Pärast kahe peegeldunud valguskiire rekombineerumist moodustuvad optilise tee erinevuse tõttu "võrdse-jämedusega interferentsäärid". )
Signaalianalüüs: muutused sfäärilise pinna kõveruses põhjustavad häireribade "kuju (nt ümmarguse või elliptilise)" ja "vahe" muutusi -, kui sfäärilise pinna kõverus on ühtlane, on servad kontsentrilised ringid. Kui esineb sfäärilisuse viga (nt lokaalsed väljaulatuvad osad/surumised), siis triibud nihkuvad või deformeeruvad. )
Parameetrite arvutamine Tarkvara tuvastab automaatselt interferentsiäärte keskasendi ja servade vahekauguse. Koos lainepikkusega (näiteks laseri lainepikkusega 632,8 nm) tuletatakse optilise tee erinevus "äärmusliku järjekorra erinevuse" kaudu ning teisendatakse seejärel kõverusraadiuseks ja sfäärilise astme veaks. Valemi tuletamise tuum põhineb optilise tee erinevusel=2×Δh=k×λ (Δh on sfäärilise pinna ja võrdluspinna kõrguste erinevus). k tähistab piirjärjestust ja λ tähistab valgusallika lainepikkust. )
2. Automatiseerimismoodul: kõrvaldage käsitsi vead ja saavutage täpne juhtimine kogu protsessi vältel
Erinevalt käsitsi teravustamisel ja lugemisel põhinevate käsitsi kuuli läbimõõdu mõõturite piirangutest saavutavad täisautomaatsed kuuli läbimõõdu mõõturid veakompensatsiooni ja protsesside automatiseerimise läbi "mehhatroonilise juhtimise". Põhitehnoloogiad hõlmavad kolme punkti:
Automaatne joondamine ja teravustamine
Varustatud "täppiselektriliste juhtsiinidega" (korduva positsioneerimise täpsus 0,05 μm või sellega võrdne) ja "laseri nihkeanduritega", suudab see automaatselt reguleerida mõõdetud sfäärilise pinna ja optilise süsteemi suhtelist asendit, et tagada langeva valguse nurk langeva sfäärilise mõõtepinna tipuga (põhjustatud sfäärilise mõõtevigade vältimisest). )
Automaat-teravustamise süsteem kogub valguspunkti selgust reaalajas CCD abil ja reguleerib automaatselt objektiivi fookuskaugust "serva teravuse algoritmi" alusel, nii et peegeldunud valguse fookuspunkt on anduri optimaalsel pildipinnal. Fokuseerimise täpsus võib ulatuda ±0,01 μm-ni. )
Automaatne andmete kogumine ja analüüs
Käsitsi lugemist pole vaja: CCD-andur kogub optilisi signaale eelseadistatud sagedusel (nt 10 kaadrit sekundis) ja tarkvara filtreerib automaatselt välja müra (nt ümbritseva valguse häired) ja eraldab tõhusad signaalid (nt häirete servaprofiilid, fookuspunkti koordinaadid). )
Reaalajas arvutamine ja kalibreerimine: sisseehitatud-standardsesse kuulide andmebaasi (nagu teadaoleva kõverusraadiusega kvartsist kuulid), kutsub enne mõõtmist automaatselt standardkuulid "süstemaatilise vea kalibreerimiseks" (kompenseerib vead, nagu juhtrööpa kliirens ja optilise tee nihe) ning sisestab mõõtmise ajal kalibreerimise parameetrid. )
Mitme-parameetrilise seose väljund
Üks mõõtmine võib samaaegselt väljastada selliseid parameetreid nagu "kõverusraadius (R), fookuskaugus (f, valemi f=R/(n-1) alusel), kus n on materjali murdumisnäitaja), sfäärilisuse viga ja tipu paksus", ilma et oleks vaja mõõtmisrežiime mitu korda vahetada. )
Toetab automaatset andmete eksporti (nt Exceli ja CAD-vormingus) ja genereerib "tõrkeanalüüsi aruandeid" (nt häirete erimustrid ja kõveruse jaotuskõverad), mis vastab optiliste komponentide tootmise kvaliteedi jälgitavuse nõuetele. )
3. Eeliste põhiprintsiip: miks parem käsiseadmetest? )
Selle eelised täpsuses ja tõhususes tulenevad "veakontrollist põhimõttelisel tasemel":
Vältige käsitsi teravustamise vigu: manuaalsed seadmed tuginevad fookuspunkti määramisel inimsilmadele, mille viga on kuni ±5 μm, samas kui täisautomaatsed seadmed positsioneerivad täpselt algoritmide abil, vähendades vea ±0,01 μm-ni. )
Kõrvaldage keskkonnahäired: sisseehitatud -konstantse temperatuuri moodul (temperatuuri reguleerimise täpsus ±0,1) kompenseerib materjalide soojuspaisumist ja kokkutõmbumist ning automaatne optilise tee suletud disain vähendab õhuvoolu ja vibratsiooni mõju optilisele teele. )
Korratavuse parandamine: käsitsi mõõtmise korratavusviga on tavaliselt suurem kui 0,5%, samas kui täisautomaatsed seadmed suudavad standardiseeritud protsesside kaudu kontrollida korratavusviga alla 0,05%. )
