Mae'r mesurydd diamedr sfferig cwbl awtomatig yn ddyfais archwilio optegol a ddefnyddir ar gyfer mesur manwl uchel - radiws crymedd, hyd ffocws, a gwall sfferigedd arwynebau sfferig (arwynebau amgrwm / ceugrwm). Mae ei egwyddor graidd yn canolbwyntio ar ddau fodiwl mawr: "mapio paramedr optegol" a "rheolaeth fanwl awtomataidd", y gellir eu rhannu'n benodol yn dri dolen allweddol:
1. Egwyddor canfod optegol sylfaenol: Didyniad gwrthdroi paramedr yn seiliedig ar opteg geometrig ac effeithiau ymyrraeth
Mae'r craidd yn gorwedd wrth adeiladu "llwybr optegol hysbys" trwy system optegol, gan ddefnyddio nodweddion adlewyrchiad / plygiant yr arwyneb sfferig a fesurwyd i drosi "paramedrau geometrig sfferig (fel radiws crymedd)" yn "signalau optegol mesuradwy (fel safle sbot, ymylon ymyrraeth)", ac yna casglu'r paramedrau targed trwy fodel mathemategol. Rhennir y llwybrau technegol prif ffrwd yn ddau gategori:
Dull awto-gasglu (addas ar gyfer mesur cyflym manwl canolig ac isel)
Dyluniad llwybr optegol: Mae'r golau cyfochrog a allyrrir gan y ffynhonnell golau gwrthdaro (fel laser He-Ne) yn cael ei adlewyrchu gan holltwr y trawst ac yna'n digwydd yn berpendicwlar ar yr arwyneb sfferig i'w fesur. yn
Cynhyrchu signal: Os bydd golau cyfochrog yn digwydd ar arwyneb sfferig amgrwm, bydd y golau adlewyrchiedig yn cydgyfeirio yng nghanol "crymedd" yr arwyneb. Pan fydd yn digwydd ar arwyneb sfferig ceugrwm, mae'r golau adlewyrchiedig yn dargyfeirio i ffurfio ffocws rhithwir (sy'n cyfateb i gael ei allyrru o ganol crymedd). yn
Cyfrifiad paramedr Mae'r ddyfais yn dal lleoliad pwynt ffocws y golau adlewyrchiedig trwy synhwyrydd delwedd CCD manwl uchel. Trwy gyfuno'r gwahaniaeth pellter rhwng y "plân cyfeirio (fel plân ffocal y lens gwrthdaro sydd wedi'i gynnwys yn yr offeryn)" a'r "pwynt ffocws", a'i amnewid yn y fformiwla R=2 ×(L - f₀) (lle R yw radiws crymedd, L yw'r pellter a fesurwyd, a f₀ yw hyd ffocal y cromlin, a f₀ yw hyd ffocal y crymedd yn uniongyrchol). yn
Ymyriant (addas ar gyfer canfod manylder uchel, gyda chywirdeb o ±0.1μm)
Dyluniad llwybr optegol: Mabwysiadir llwybr optegol ymyrraeth Michelson i rannu'r ffynhonnell golau gwrthdaro yn ddau drawst - mae un trawst yn ddigwyddiad ar y "drych awyren cyfeirio" (awyren safonol), ac mae'r trawst arall yn ddigwyddiad ar yr "wyneb sfferig wedi'i fesur". Ar ôl i'r ddau drawst golau adlewyrchiedig ailgyfuno, mae "ymylon ymyrraeth trwch cyfartal" yn cael eu ffurfio oherwydd y gwahaniaeth llwybr optegol. yn
Dadansoddiad signal: Bydd newidiadau yng nghrymedd yr arwyneb sfferig yn achosi newidiadau yn "siâp (fel cylchlythyr neu eliptig)" a "bylchiad" yr ymylon ymyrraeth - os yw crymedd yr arwyneb sfferig yn unffurf, bydd yr ymylon yn gylchoedd consentrig. Os oes gwall sfferigedd (fel allwthiadau / iselder lleol), bydd y streipiau'n symud neu'n dadffurfio. yn
Cyfrifiad paramedr Mae'r meddalwedd yn nodi lleoliad canol yr ymylon ymyrraeth a'r bylchiad ymyl yn awtomatig. Wedi'i gyfuno â'r donfedd (fel y donfedd laser o 632.8nm), mae'r gwahaniaeth llwybr optegol yn deillio trwy'r "gwahaniaeth trefn ymylol", ac yna'n cael ei drawsnewid yn radiws crymedd a gwall gradd sfferig. Mae craidd y tarddiad fformiwla yn seiliedig ar y gwahaniaeth llwybr optegol=2 ×Δh=k × λ (Δh yw'r gwahaniaeth uchder rhwng yr arwyneb sfferig a'r arwyneb cyfeirio). Mae k yn cynrychioli'r drefn ymylol ac mae λ yn cynrychioli tonfedd y ffynhonnell golau. yn
2. Modiwl awtomeiddio: Dileu gwallau llaw a chyflawni rheolaeth fanwl gywir trwy gydol y broses gyfan
Yn wahanol i gyfyngiadau mesuryddion diamedr pêl â llaw sy'n dibynnu ar ganolbwyntio a darllen â llaw, mae mesuryddion diamedr pêl cwbl awtomatig yn cyflawni iawndal gwallau ac awtomeiddio prosesau trwy "reolaeth fecatronig". Mae'r technolegau craidd yn cynnwys tri phwynt:
Alinio a chanolbwyntio awtomatig
Yn meddu ar "rheiliau canllaw trydan manwl gywir" (cywirdeb lleoli ailadrodd Llai na neu'n hafal i 0.05μm) a "synwyryddion dadleoli laser", gall addasu'n awtomatig y safle cymharol rhwng yr arwyneb sfferig a fesurwyd a'r system optegol i sicrhau bod y golau digwyddiad yn berpendicwlar i fertig yr arwyneb sfferig (gan osgoi gwallau mesur a achosir gan ddigwyddiad). yn
Mae'r system ffocws auto yn casglu eglurder y sbot golau mewn amser real trwy'r CCD ac yn addasu hyd ffocal y lens yn awtomatig yn seiliedig ar yr "algorithm eglurder ymyl", fel bod pwynt ffocws y golau adlewyrchiedig ar wyneb delweddu gorau posibl y synhwyrydd. Gall y cywirdeb canolbwyntio gyrraedd ±0.01μm. yn
Casglu a dadansoddi data yn awtomatig
Dim angen darllen â llaw: Mae'r synhwyrydd CCD yn casglu signalau optegol ar amlder rhagosodedig (fel 10 ffrâm yr eiliad), ac mae'r feddalwedd yn hidlo sŵn yn awtomatig (fel ymyrraeth golau amgylchynol) ac yn tynnu signalau effeithiol (fel proffiliau ymyl ymyrraeth, cyfesurynnau pwynt ffocws). yn
Cyfrifo a graddnodi amser real: Wedi'i adeiladu-mewn "cronfa ddata pêl safonol" (fel peli safonol cwarts gyda radiws crymedd hysbys), mae'n galw'r peli safonol yn awtomatig am "raddnodi gwall systematig" (gan wneud iawn am wallau fel clirio rheilffyrdd canllaw a gwrthbwyso llwybr optegol) cyn mesur, ac yn mewnbynnu'r paramedrau graddnodi yn ystod y mesuriad i sicrhau cywirdeb data. yn
Allbwn cysylltu paramedr aml--
Gall un mesuriad allbwn ar yr un pryd paramedrau megis "radiws crymedd (R), hyd ffocal (f, yn seiliedig ar y fformiwla f=R / (n-1), lle n yw mynegai plygiannol y deunydd), gwall sfferigedd, a thrwch fertig", heb yr angen i newid dulliau mesur sawl gwaith. yn
Yn cefnogi allforio data awtomatig (fel mewn fformatau Excel a CAD), ac yn cynhyrchu "adroddiadau dadansoddi gwall" (fel patrymau ymyl ymyrraeth a chromliniau dosbarthu crymedd), gan fodloni gofynion olrhain ansawdd cynhyrchu cydrannau optegol. yn
3. Mantais Craidd Egwyddor: Pam Superior i Offer Llawlyfr? yn
Mae ei fanteision o ran manwl gywirdeb ac effeithlonrwydd yn deillio o "reoli gwallau ar y lefel egwyddor" :
Osgoi gwallau canolbwyntio â llaw: Mae dyfeisiau llaw yn dibynnu ar lygaid dynol i bennu'r pwynt ffocws, gyda gwall o hyd at ± 5μm, tra bod dyfeisiau cwbl awtomatig yn lleoli'n union trwy algorithmau, gan leihau'r gwall i ± 0.01μm. yn
Dileu ymyrraeth amgylcheddol: Wedi'i adeiladu - mewn modiwl tymheredd cyson (cywirdeb rheoli tymheredd ± 0.1) yn gwneud iawn am ehangiad thermol a chrebachu deunyddiau, ac mae dyluniad caeedig y llwybr optegol awtomataidd yn lleihau dylanwad llif aer a dirgryniad ar y llwybr optegol. yn
Gwella ailadroddadwyedd: Mae gwall ailadroddadwyedd mesur â llaw fel arfer yn fwy na 0.5%, tra gall offer cwbl awtomatig, trwy brosesau safonedig, reoli'r gwall ailadroddadwyedd o fewn llai na 0.05%. yn
