A teljesen automatikus gömbátmérő-mérő egy optikai ellenőrző eszköz, amelyet a gömbfelületek (domború/konkáv felületek) görbületi sugarának, gyújtótávolságának és szférikussági hibájának nagy pontosságú-mérésére használnak. Alapelve két fő modul köré összpontosul: az "optikai paraméterleképezés" és az "automatikus precíz vezérlés", amelyek kifejezetten három fő linkre bonthatók:
1. Alapvető optikai érzékelési elv: Paraméterek fordított levonása geometriai optika és interferenciahatások alapján
A lényeg egy „ismert optikai út” kialakításában rejlik egy optikai rendszeren keresztül, a mért gömbfelület reflexiós/törési jellemzőinek felhasználásával a „gömbi geometriai paraméterek (például görbületi sugár)” „mérhető optikai jelekké (például foltpozíció, interferencia-peremek)” konvertálására, majd a mathemat-modell alapján következtetve a célpont paramétereire. A főbb műszaki utak két kategóriába sorolhatók:
Autokollimációs módszer (közepes és kis pontosságú gyors mérésre alkalmas)
Optikai út kialakítása: A kollimáló fényforrás (például He{0}}Ne lézer) által kibocsátott párhuzamos fényt a sugárosztó visszaveri, majd merőlegesen esik a mérendő gömbfelületre. )
Jelgenerálás: Ha párhuzamos fény egy konvex gömbfelületre esik, a visszavert fény a felület "görbületi középpontjában" konvergál. Amikor egy homorú gömbfelületre esik, a visszavert fény szétvált, és virtuális fókuszt alkot (ez megegyezik a görbületi középpontból kibocsátott fényével). )
Paraméterszámítás A készülék a visszavert fény fókuszpontjának helyzetét egy nagy-pontosságú CCD képérzékelőn keresztül rögzíti. A "referenciasík (például a műszerbe épített kollimáló lencse fókuszsíkja)" és a "fókuszpont" közötti távolságkülönbséget kombinálva az R=2×(L - f₀) képletbe (ahol R a görbületi sugár, L a mért távolság, és f₀ a görbületi sugár közvetlenül a fókusztávolság), következtetett. )
Interferometria (nagy{0}}pontos észlelésre alkalmas, ±0,1 μm pontossággal)
Optikai út tervezése: A Michelson-féle interferencia optikai út a kollimált fényforrás két sugárra osztására szolgál - az egyik sugár a "referenciasíktükörre" (standard sík), a másik pedig a "mért gömbfelületre" esik. A két visszavert fénysugár újrakombinációja után az optikai útkülönbség miatt "egyenlő-vastagságú interferenciaperemek" keletkeznek. )
Jelelemzés: A gömbfelület görbületében bekövetkező változások az interferencia peremek "alakjában (például kör alakú vagy elliptikus)" és "távolságban" változást okoznak -, ha a gömbfelület görbülete egyenletes, akkor a peremek koncentrikus körök lesznek. Ha gömbszerűségi hiba van (például helyi kiemelkedések/benyomódások), a csíkok elmozdulnak vagy deformálódnak. )
Paraméterszámítás A szoftver automatikusan azonosítja az interferenciaperemek középső helyzetét és a peremtávolságot. A hullámhosszal (például a 632,8 nm-es lézer hullámhosszával) kombinálva az optikai útkülönbséget a "peremrendi különbség" alapján határozzák meg, majd a görbületi sugárrá és a gömbi fok hibájává alakítják át. A képlet levezetésének magja a=2×Δh=k×λ optikai útkülönbségen alapul (Δh a gömbfelület és a referenciafelület közötti magasságkülönbség). k a peremrendet, λ pedig a fényforrás hullámhosszát jelenti. )
2. Automatizálási modul: A kézi hibák kiküszöbölése és a precíz vezérlés a teljes folyamat során
Ellentétben a kézi golyóátmérő-mérők korlátaival, amelyek manuális fókuszáláson és leolvasáson alapulnak, a teljesen automatikus golyóátmérő-mérők hibakompenzációt és folyamatautomatizálást tesznek lehetővé a "mechatronikus vezérlés" révén. Az alapvető technológiák három pontot tartalmaznak:
Automatikus igazítás és fókuszálás
"Precíziós elektromos vezetősínekkel" (ismételt pozicionálási pontosság 0,05 μm vagy annál kisebb) és "lézeres elmozdulásérzékelőkkel" felszerelve automatikusan be tudja állítani a relatív helyzetet a mért gömbfelület és az optikai rendszer között, hogy biztosítsa, hogy a beeső fény merőleges legyen a beeső gömbfelület csúcsára, amelyet a gömb mérési hiba elkerülése okoz. )
Az automatikus-fókuszáló rendszer valós időben gyűjti a fényfolt tisztaságát a CCD-n keresztül, és automatikusan beállítja az objektív gyújtótávolságát az "élélesség algoritmusa" alapján, hogy a visszavert fény fókuszpontja az érzékelő optimális képfelületén legyen. A fókuszpontosság elérheti a ±0,01 μm-t. )
Automatikus adatgyűjtés és elemzés
Nincs szükség kézi leolvasásra: A CCD érzékelő előre beállított frekvencián (például 10 képkocka/másodperc) gyűjti az optikai jeleket, a szoftver pedig automatikusan kiszűri a zajt (például a környezeti fény interferenciáját), és kivonja a hatékony jeleket (például interferencia peremprofilokat, fókuszpont koordinátákat). )
Valós idejű számítás és kalibrálás: Beépített-a "szabványos golyós adatbázisba" (például ismert görbületi sugarú kvarc golyók), automatikusan meghívja a szabványos golyókat a "szisztematikus hibakalibrációhoz" (kompenzálja a hibákat, például a vezetősín hézagát és az optikai úteltolást) a mérés előtt, és megadja a mérési paraméterek kalibrálását. )
Több-paraméteres összekapcsolás kimenete
Egy mérés egyidejűleg olyan paramétereket is kiadhat, mint a "görbületi sugár (R), a gyújtótávolság (f, az f=R/(n-1) képlet alapján), ahol n az anyag törésmutatója), a gömbszerűségi hiba és a csúcsvastagság", anélkül, hogy többször kellene a mérési módot váltani. )
Támogatja az automatikus adatexportálást (például Excel és CAD formátumban), és "hibaelemzési jelentéseket" készít (például interferencia-peremmintákat és görbületi eloszlási görbéket), megfelelve az optikai alkatrészgyártás minőségi nyomon követhetőségi követelményeinek. )
3. Az alapvető előnyök elve: Miért jobb a kézi berendezéseknél? )
A pontosság és a hatékonyság előnyei az "elvi szintű hibakezelésből" erednek:
Kerülje el a kézi fókuszálási hibákat: A kézi eszközök az emberi szemre támaszkodnak a fókuszpont meghatározásában, ±5 μm-es hibával, míg a teljesen automatikus eszközök az algoritmusokon keresztül precízen pozícionálnak, így a hiba ±0,01 μm-re csökken. )
A környezeti interferencia kiküszöbölése: A beépített -állandó hőmérsékletű modul (hőmérsékletszabályozási pontosság ±0,1) kompenzálja az anyagok hőtágulását és összehúzódását, az automatizált optikai út zárt kialakítása pedig csökkenti a légáramlás és a rezgés optikai útvonalra gyakorolt hatását. )
Megismételhetőség javítása: A kézi mérés ismételhetőségi hibája általában nagyobb, mint 0,5%, míg a teljesen automata berendezések szabványosított folyamatokon keresztül 0,05% alatti megismételhetőségi hibát képesek szabályozni. )
