一种基于锥镜的光学非接触位移测量的新方法

介绍了一种基于锥镜(axicon)的非接触光学位移测量的新方法,可用于精密表面和超精密表面的位移测量.其特点是量程较大,分辨率高(最小可至0.1 μm).另外 ,该方法可允许被测表面有小角度的倾斜,且不受测头与被测表面之间的孔径光阑的影响, 是一种可用于在线光学测量的方法.     

光谱共焦透镜组设计及性能优化

根据光谱共焦位移测量系统的测量原理,分析了光谱共焦测量系统中色散透镜组的性能对整个测量系统性能影响,并提出了设计要求。利用ZEMAX光学设计软件设计了2组透镜,第1组透镜加工装配后进行了性能测试,测量结果与设计结果符合很好。第2组透镜对性能进行了改进,从结果来看,像差、数值孔径、灵敏度及位移分辨率等指标都优于第1组透镜,达到设计要求。     

四象限传感器用于激光跟踪仪光斑偏移量测量

为了保证激光跟踪仪的跟踪速度和跟踪精度,要求发现目标靶镜运动和反映靶镜位移的四象限传感器信号的处理过程具有快速、准确的动态响应。推导出四象限传感器在对角线算法中的输出信号与光斑偏移量之间的关系为超越函数关系。针对超越函数关系不易快速解算的难题,结合激光光斑的特性,采用了泰勒级数展开算法。使用高精度直角坐标测量机对光斑偏移量测量系统进行了验证实验。实验结果表明:该测量系统实时性好,每秒测量次数达到1 050次;测量精度高,在±400μm测量范围内测量精度可达6μm。该系统可以广泛应用于需要微小位移测量的相关领域。     

用于锯齿形定向光栅的数字位移测量系统

本文介绍了已经用于激光球面干涉仪中的用锯齿形衍射定向光栅作检测元件的高精度数字位移测量系统,系统用电子运算器修正光栅常数的办法获得了0.1μm 的分辨率和在20mm 量限内优于0.2μm 的精度,这一系统的主要优点是精度高,结构简单,调正方便,缺点是对机械导轨精度要求较高,因此适用于精度高,但量程不太大(例如<100mm)的位移测量系统。     

光学式非接触厚度-微位移测量仪的研制

在激光三角测量法原理基础上，应用光学系统成像技术，利用光电位置传感器PSD获得象点移动量，并根据象点移动量建立与被测物厚度-微位移变化之间的数学模型，通过象点位置变化的计算，研制了光学式非接触厚度-微位移测量仪．实现了被测物厚度-微位移变化量的测量．该测量仅的量程为1000μm，分辨力小于0．2μm．     

共焦生物芯片扫描系统的光学信息量

从光学信息量的表达式出发,研究了激光光斑尺寸和探测器小孔尺寸对共焦生物芯片扫描系统的扫描分辨率及信噪比的影响,并定量分析了在获取生物芯片图像过程中,共焦扫描系统的扫描分辨率和信噪比对光学信息量的制约关系.结果表明,为了获得尽可能大的光学信息量,必须保证激光光斑尺寸小于系统的扫描分辨率,并根据激光光斑尺寸合理地选择共焦扫描系统的扫描分辨率和探测器小孔尺寸.理论分析和实验结果表明,当扫描分辨率大于扫描激光光斑的1.2倍,且探测器小孔尺寸为扫描激光光斑的1.5～2.0倍时,系统的光学信息量较大.     

刀口扫描聚焦光斑法激光束漂移测量

高精确度直线度测量多采用激光方法,但激光束随机漂移影响其稳定性,极大地限制了直线度测量精确度.本文采用刀口法高精确度高分辨率地测出激光束漂移值,以进行补偿修正.给出测量原理、设计出测量系统.刀口位移分辨率高于0.05μm,激光束漂移的最大值为0.05μm左右,两路间漂移的不一致性最大为0.2μm左右.     

接触与非接触两用表面轮廓综合测量仪

介绍了一种新型两用表面轮廓综合测量仪的设计原理、仪器结构及测试结果.该系统可采用接触式与非接触式两种测量方式,与单一测量模式的表面形貌测量仪器相比,它的性能价格比更高,应用范围更广.该测量系统已投入实用,接触法测量范围达±3mm,最小分辨率为0.005μm;非接触法测量范围达±500μm,最小分辨率为0.01μm.     

一种大量程表面轮廓综合测量仪

为了解决传统位移传感器大量程与高精度不可兼得的问题,研制了一种表面轮廓综合测量仪.该仪器采用二维位移传感器和垂直扫描工作台.压电陶瓷驱动器和伺服电机根据零位偏移量驱动垂直扫描工作台进行垂直方向的位移,确保测量杠杆总是在每个采样间隔回到平衡位置,即使在量程增大的情况下由杠杆旋转引起的非线性测量误差也非常小.由实验和理论分析可知,该仪器可对球面、台阶、沟槽和其他各种曲面的表面粗糙度和轮廓尺寸进行精确测量.     

激光跟踪三维坐标测量系统中猫眼光学误差的测量

在基于多边法的四路激光跟踪三维坐标测量系统中,猫眼逆反射器的光学误差是影响系统自标定和坐标测量精度的重要因素.对猫眼逆反射器的光学误差进行了分析和测量,介绍了测量原理、测量装置及相应的数据处理方法.实验结果表明,被测猫眼的最大光学误差约为4μm.