Потпуно аутоматски мерач сферног пречника је оптички уређај за контролу који се користи за високо{0}}прецизно мерење радијуса закривљености, жижне даљине и грешке сферичности сферних површина (конвексне/конкавне површине). Његов основни принцип је усредсређен на два главна модула: „мапирање оптичких параметара“ и „аутоматизована прецизна контрола“, који се могу посебно поделити на три кључне везе:
1. Основни принцип оптичке детекције: Реверзна дедукција параметара заснована на геометријској оптици и ефектима интерференције
Језгро лежи у конструисању „познате оптичке путање“ кроз оптички систем, користећи карактеристике рефлексије/преламања измерене сферне површине за претварање „сферних геометријских параметара (као што је радијус закривљености)“ у „мерљиве оптичке сигнале (као што су позиција тачке, интерференчне ивице)“, а затим у закључивање циљаног параметарског модела. Главни технички путеви су подељени у две категорије:
Метод аутоколимације (погодан за брзо мерење средње и ниске прецизности)
Дизајн оптичке путање: Паралелна светлост коју емитује колимирајући извор светлости (као што је Хе-Не ласер) рефлектује се од разделника снопа, а затим пада окомито на сферну површину која се мери.
Генерисање сигнала: Ако паралелна светлост пада на конвексну сферну површину, рефлектована светлост ће конвергирати у „центру закривљености“ површине. Када упадне на конкавну сферну површину, рефлектована светлост се дивергира да би формирала виртуелни фокус (еквивалентно емитовању из центра закривљености).
Израчунавање параметара Уређај бележи позицију тачке фокуса рефлектоване светлости помоћу високо{0}}прецизног ЦЦД сензора слике. Комбиновањем разлике растојања између „референтне равни (као што је жижна раван колимирајуће сочива уграђене у инструмент)“ и „тачке фокуса“, и заменом је у формулу Р=2×(Л - ф₀) (где је Р полупречник закривљености, Л је измерено растојање, а фокална дужина кривине је ф₀ радијус кривине). директно се закључује.
Интерферометрија (погодна за високо{0}}прецизну детекцију, са тачношћу од ±0,1 μм)
Дизајн оптичке путање: Мајкелсонова интерферентна оптичка путања је усвојена да подели колимирани извор светлости на два снопа - један сноп пада на „огледало референтне равни“ (стандардна раван), а други сноп пада на „измерену сферну површину“. Након што се два рефлектована светлосна снопа рекомбинују, формирају се „интерферентне ресице-једнаке дебљине“ због разлике оптичке путање.
Анализа сигнала: Промене у кривини сферне површине ће изазвати промене у „облици (као што је кружни или елиптични)“ и „размаку“ интерферентних реса - ако је закривљеност сферне површине уједначена, ивице ће бити концентрични кругови. Ако постоји грешка у сферичности (као што су локалне избочине/удубљења), пруге ће се померити или деформисати.
Прорачун параметара Софтвер аутоматски идентификује средишњи положај интерферентних ивица и размак између ивица. У комбинацији са таласном дужином (као што је таласна дужина ласера од 632,8 нм), разлика оптичке путање се изводи кроз „разлику рубног реда“, а затим се претвара у радијус кривине и грешку сферног степена. Језгро деривације формуле је засновано на оптичкој разлици путања=2×Δх=к×λ (Δх је висинска разлика између сферне површине и референтне површине). к представља ред ивица и λ представља таласну дужину извора светлости.
2. Модул за аутоматизацију: Елиминишите ручне грешке и постигните прецизну контролу током целог процеса
За разлику од ограничења ручних мерача пречника кугле који се ослањају на ручно фокусирање и очитавање, потпуно аутоматски мерачи пречника кугле постижу компензацију грешке и аутоматизацију процеса кроз „мехатроничку контролу“. Основне технологије укључују три тачке:
Аутоматско поравнање и фокусирање
Опремљен са „прецизним електричним водилицама“ (тачност понављања позиционирања мања од или једнака 0,05 μм) и „сензорима померања ласера“, може аутоматски да подеси релативни положај између измерене сферне површине и оптичког система како би осигурао да је упадна светлост окомита на врх сферне површине (избегавање грешке у мерењу А).
Систем{0}}аутоматског фокусирања прикупља јасноћу светлосне тачке у реалном времену преко ЦЦД-а и аутоматски прилагођава жижну даљину сочива на основу „алгоритма оштрине ивице“, тако да фокусна тачка рефлектованог светла буде на оптималној површини слике сензора. Тачност фокусирања може да достигне ±0,01 μм.
Аутоматско прикупљање и анализа података
Није потребно ручно читање: ЦЦД сензор прикупља оптичке сигнале на унапред подешеној фреквенцији (као што је 10 кадрова у секунди), а софтвер аутоматски филтрира шум (као што је интерференција амбијенталног светла) и издваја ефективне сигнале (као што су профили ивица интерференције, координате тачке фокуса).
-Израчунавање и калибрација у реалном времену: Уграђен-у „базу података стандардних куглица“ (као што су кварцне стандардне кугле са познатим радијусом закривљености), аутоматски позива стандардне куглице за „калибрацију систематске грешке“ (компензујући грешке као што су зазор шине вођице и померање оптичке путање) пре мерења, а уношење података у цц мерење обезбеђује цц уношење параметара.
Више{0}}излаз повезивања параметара
Једно мерење може истовремено да произведе параметре као што су „радијус закривљености (Р), жижна даљина (ф, на основу формуле ф=Р/(н-1), где је н индекс преламања материјала), грешка сферичности и дебљина темена“, без потребе за вишеструким мењањем режима мерења.
Подржава аутоматски извоз података (као што су у Екцел и ЦАД форматима) и генерише "извештаје о анализи грешака" (као што су обрасци интерференција и криве дистрибуције закривљености), испуњавајући захтеве квалитета за следљивост производње оптичких компоненти.
3. Основни принцип предности: Зашто супериорнији у односу на ручну опрему?
Његове предности у прецизности и ефикасности произилазе из "контроле грешака на основном нивоу":
Избегавајте грешке при ручном фокусирању: ручни уређаји се ослањају на људске очи да одреде тачку фокуса, са грешком до ±5μм, док потпуно аутоматски уређаји прецизно позиционирају кроз алгоритме, смањујући грешку на ±0,01μм.
Елиминишите сметње у животној средини: Уграђен-модул константне температуре (прецизност контроле температуре ±0,1) компензује термичко ширење и контракцију материјала, а аутоматизовани дизајн затвореног оптичког пута смањује утицај протока ваздуха и вибрација на оптичку путању.
Побољшање поновљивости: Грешка поновљивости ручног мерења је обично већа од 0,5%, док потпуно аутоматска опрема, кроз стандардизоване процесе, може контролисати грешку поновљивости унутар мање од 0,05%.
