Popolnoma samodejni sferični merilnik premera je optična naprava za pregledovanje, ki se uporablja za visoko{0}}natančno merjenje radija ukrivljenosti, goriščne razdalje in napake sferičnosti sferičnih površin (konveksne/konkavne površine). Njegovo osrednje načelo je osredotočeno na dva glavna modula: "optično preslikavo parametrov" in "avtomatsko natančno krmiljenje", ki ju je mogoče posebej razčleniti na tri ključne povezave:
1. Osnovno načelo optičnega zaznavanja: obratna dedukcija parametrov na podlagi geometrijske optike in interferenčnih učinkov
Jedro je v konstruiranju "znane optične poti" skozi optični sistem, pri čemer se uporabijo značilnosti odboja/loma izmerjene sferične površine za pretvorbo "sferičnih geometrijskih parametrov (kot je radij ukrivljenosti)" v "merljive optične signale (kot je položaj točke, interferenčne obrobe)", in nato sklepanje o ciljnih parametrih prek matematičnega modela. Glavne tehnične poti so razdeljene v dve kategoriji:
Avtokolimacijska metoda (primerna za srednje in nizko natančne hitre meritve)
Zasnova optične poti: Vzporedna svetloba, ki jo oddaja kolimacijski vir svetlobe (kot je He-Ne laser), se odbije od razdelilnika žarka in nato vpade pravokotno na sferično površino, ki jo je treba izmeriti.
Generiranje signala: Če vzporedna svetloba vpada na konveksno sferično površino, bo odbita svetloba konvergirala v "središču ukrivljenosti" površine. Ko vpade na konkavno sferično površino, odbita svetloba divergira in tvori navidezno žarišče (enakovredno oddajanju iz središča ukrivljenosti).
Izračun parametrov Naprava zajame položaj žariščne točke odbite svetlobe prek visoko-natančnega slikovnega senzorja CCD. S kombiniranjem razlike razdalje med "referenčno ravnino (kot je goriščna ravnina kolimacijske leče, vgrajene v instrument)" in "goriščno točko" in jo nadomestimo s formulo R=2×(L - f₀) (kjer je R polmer ukrivljenosti, L izmerjena razdalja in f₀ goriščna razdalja kolimacijske leče), polmer ukrivljenosti se neposredno sklepa.
Interferometrija (primerna za visoko-natančno zaznavanje, z natančnostjo ±0,1 μm)
Zasnova optične poti: Michelsonova interferenčna optična pot je sprejeta za razdelitev kolimiranega svetlobnega vira na dva žarka - en žarek vpada na "zrcalo referenčne ravnine" (standardna ravnina), drugi žarek pa vpada na "izmerjeno sferično površino". Ko se dva odbita svetlobna žarka ponovno združita, se zaradi razlike v optični poti oblikujejo "enako{2}}debele interferenčne obrobe".
Analiza signala: Spremembe ukrivljenosti sferične površine bodo povzročile spremembe v "obliki (kot je krožna ali eliptična)" in "razmiku" interferenčnih robov -, če je ukrivljenost sferične površine enakomerna, bodo robovi koncentrični krogi. Če pride do napake sferičnosti (kot so lokalne izbokline/vdolbine), se bodo črte premaknile ali deformirale.
Izračun parametrov Programska oprema samodejno identificira središčni položaj interferenčnih robov in razmik med robovi. V kombinaciji z valovno dolžino (kot je laserska valovna dolžina 632,8 nm) se razlika optične poti izpelje prek "razlike vrstnega reda robov" in se nato pretvori v polmer ukrivljenosti in napako sferične stopnje. Jedro izpeljave formule temelji na razliki optične poti=2×Δh=k×λ (Δh je višinska razlika med sferično površino in referenčno površino). k predstavlja robni red, λ pa valovno dolžino svetlobnega vira.
2. Modul za avtomatizacijo: Odpravite ročne napake in dosežete natančen nadzor skozi celoten proces
Za razliko od omejitev ročnih krogličnih merilnikov premera, ki temeljijo na ročnem fokusiranju in odčitavanju, popolnoma samodejni kroglični merilniki premera dosegajo kompenzacijo napak in avtomatizacijo procesa prek "mehatronskega nadzora". Osnovne tehnologije vključujejo tri točke:
Samodejna poravnava in ostrenje
Opremljen je z "natančnimi električnimi vodilnimi tirnicami" (natančnost ponavljajočega se pozicioniranja manj kot ali enaka 0,05 μm) in "laserskimi senzorji pomika" lahko samodejno prilagodi relativni položaj med izmerjeno sferično površino in optičnim sistemom, da zagotovi, da je vpadna svetloba pravokotna na vrh sferične površine (izogibanje napakam pri merjenju, ki jih povzročajo odstopanja vpadnega kota).
Sistem samo{0}}ostrenja zbira jasnost svetlobne točke v realnem času prek CCD-ja in samodejno prilagodi goriščno razdaljo leče na podlagi "algoritma ostrine robov", tako da je točka ostrenja odbite svetlobe na optimalni slikovni površini senzorja. Natančnost ostrenja lahko doseže ±0,01μm.
Samodejno zbiranje in analiza podatkov
Ročno branje ni potrebno: senzor CCD zbira optične signale pri prednastavljeni frekvenci (na primer 10 sličic na sekundo), programska oprema pa samodejno filtrira šum (na primer motnje svetlobe iz okolja) in izloči učinkovite signale (na primer profili interferenčnih robov, koordinate točke izostritve).
Izračun-in umerjanje v realnem-času: vgrajen-v »zbirko podatkov o standardnih kroglicah« (kot so kvarčne standardne kroglice z znanim polmerom ukrivljenosti), samodejno pokliče standardne kroglice za »umerjanje sistematične napake« (kompenzira napake, kot sta zračnost vodila in odmik optične poti) pred meritvijo in vnese parametre umerjanja med meritvijo, da se zagotovi točnost podatkov.
Izhod povezave z več- parametri
Ena meritev lahko hkrati prikaže parametre, kot so "polmer ukrivljenosti (R), goriščna razdalja (f, na podlagi formule f=R/(n-1), kjer je n lomni količnik materiala), napaka sferičnosti in debelina vrha", ne da bi bilo treba večkrat preklapljati med načini merjenja.
Podpira samodejni izvoz podatkov (na primer v formatih Excel in CAD) in generira "poročila o analizi napak" (kot so vzorci interferenčnih robov in krivulje porazdelitve ukrivljenosti), ki izpolnjujejo zahteve glede sledljivosti kakovosti proizvodnje optičnih komponent.
3. Osnovno načelo prednosti: Zakaj boljši od ročne opreme?
Njegove prednosti v natančnosti in učinkovitosti izvirajo iz "nadzora napak na načelni ravni":
Izogibajte se napakam pri ročnem ostrenju: ročne naprave se pri določanju točke ostrenja zanašajo na človeške oči z napako do ±5 μm, medtem ko popolnoma samodejne naprave natančno določajo položaj z algoritmi in zmanjšajo napako na ±0,01 μm.
Odpravite motnje okolja: vgrajen-modul s konstantno temperaturo (natančnost nadzora temperature ±0,1) kompenzira toplotno raztezanje in krčenje materialov, avtomatizirana zaprta zasnova optične poti pa zmanjša vpliv pretoka zraka in vibracij na optično pot.
Izboljšanje ponovljivosti: Napaka ponovljivosti pri ročnem merjenju je običajno večja od 0,5 %, medtem ko lahko popolnoma avtomatska oprema prek standardiziranih procesov nadzoruje napako ponovljivosti v manj kot 0,05 %.
