显微物镜杂光系数测量标准化的研究与实验

利用中科院长春光机所ZG—3显微物镜杂光测定仪,测量大量显微物镜的杂光特性,从而提出用杂光系数VGI和表征杂光系数 VGI(NA_c)描述显微物镜杂光特性.还介绍了我们对仪器中的可变测量参数,如目标板限制光阑孔径,离焦等因素对测量结果的影响方面所作的实验和分析.最后提出了我们对显微物镜杂光特性测量与评价标准化的建议.     

无限共轭距物镜的数值孔径全自动测量方法与系统

提出了一种针对无限共轭距显微物镜的数值孔径测量方法,采用载玻片与空气界面处的全反射效应以及其在物镜的后焦面产生的全反射圆作为数值孔径参考基准,根据阿贝正弦定理推导出物镜的数值孔径。完成了基于该原理的实验测试系统的研发,包括光学系统、控制系统和完整的后焦面算法流程。其中的图像处理算法采用了二维傅立叶相关分析和灰度统计。对若干实际的油浸物镜的数值孔径进行了测量,结果表明本方法相对误差低于1%,远低于本文对比的其它方法。本方法对应的实验测量装置简单,可快速、全自动化地对实际的油浸物镜的数值孔径进行测量,且测量结果具有高精度和高重复性的优势,能直接用于无限共轭距油浸物镜的数值孔径测量,解决当前制约我国高端镜头检测方面的困难,具有很好的应用前景。     

点扫描激光共焦显微镜物镜参数的确定

在设计点扫描激光共焦显微镜测量系统时 ,物镜参数的选择是至关重要的 ,因为它的数值孔径大小直接影响着系统的测量精度。本文对系统测量精度达到 1μm时物镜参数的选择进行了详细的阐述。     

聚光系统对显微物镜杂光测量影响的分析与实验

显微物镜通常采用部分相干照明,测量它的杂光时,有必要研究照明系统的影响。实验表明,对于中、低倍物镜来说,当照明系统的数值孔径变化时,物面相干性变化对显微物镜杂光测量的影响可以忽略,从而可以采用积分球面扩展光源去测量它们的杂光系数。文中对相关的问题进行了分析讨论。     

显微物镜的传递函数测量

本文详细叙述了显微物镜传递函数测量装置,测量原理及测量结果。     

用误差修正技术提高热轧圆钢直径在线检测仪的精度

本文介绍了中型热轧圆钢直径在线检测仪器的测量原理,分析了影响仪器测量精度的主要误差因素,提出了用误差综合修正技术提高仪器精度的方法,有效地解决了用普通大口径物镜代替昂贵的专用投影物镜而产生的光学畸变对测量精度的影响,以及对仪器测量用传感器CCD的安装和调整的要求。     

基于像差修正的同轴度测量方法

为了实现在同轴度测量中平行偏差(平偏)和倾斜偏差(角偏)两个量的同时测量,建立了基于激光准直性的光斑接收系统。该系统由接收物镜、分光棱镜和CCD构成。以物镜光轴、准直光束几何中心线和两个CCD接收面构成的三角关系进行两个偏差量的计算;并通过对系统像差的分析,提出了显著降低物镜像差对测量结果影响的算法。理论和实验数据表明,对于平偏测量范围为±10 mm、角偏测量范围为±2°、接收物镜焦距为50 mm、CCD尺寸为1.6 cm的系统,平偏测量精度可达0.02 mm,角偏测量精度可达9.5″。因此,该系统可以满足较大范围内的旋转机械同轴度测量的需要。     

大数值孔径物镜的波像差测量及其特殊问题

设计了基于振幅型棋盘光栅的二维剪切干涉仪,用于测量大数值孔径(NA)物镜的波像差。研究了棋盘光栅剪切干涉仪的基本原理,分析了大数值孔径物镜波像差测量时涉及的几个特殊问题。首先,根据棋盘光栅的远场衍射函数分析了棋盘光栅的衍射效率和衍射级分布,给出了剪切干涉图数据的处理方法。接着,根据球面光瞳坐标与平面探测器坐标的投影关系,分析了光瞳坐标畸变的影响;采用几何光线追迹方法,分析了光栅方程非线性对系统误差的影响。最后,推导了物镜光瞳边缘的相对照度与数值孔径的关系。试验结果表明:采用相同光瞳坐标,NA为0.6的显微物镜的波像差测量重复性(3σ)可达到3.7 mλ。对大数值孔径物镜测量过程中涉及的特殊问题进行了探讨,结果提示:测量大数值孔径物镜的波像差时,需要考虑光瞳坐标畸变、光栅方程引入的系统误差、光瞳边缘照度衰减的影响等。     

色散聚焦分离式彩色共聚焦测量系统研究

为了满足先进制造工艺的对检测技术越来越高的要求,对材料表面的测量既有高精度的要求,同时也有快速检测的需求。彩色共聚焦测量技术从原理上避免了轴向扫描过程,与传统的激光共聚焦技术相比,具有明显的测量速度优势,可针对大尺寸的被测物表面形貌进行快速化检测。通常情况下,针对不同测量需求的被测对象,需要设计不同的彩色共聚焦系统核心部件-色散物镜,增加了系统的复杂性。针对这一情况,采用色散和聚焦分离的设计方式,通过切换物镜参数的方式,快速有效地实现不同测量需求。所设计的大范围色散元件结合不同聚焦物镜时,能实现对色散范围的调制,并以此为基础搭建了聚焦和色散分离的彩色共聚焦系统。实验结果表明,采用不同参数物镜时,可实现对量程和分辨率的调制;其中,当采用10×(NA=0.3)物镜时,可获得轴向225μm的线性色散,此时测量系统的轴向测量精度优于0.2μm。     

显微物镜杂散光测试技术研究

本文介绍了一种测量显微物镜杂散光的原理和装置。并讨论了影响杂散光测试的因素。文中列出一些国内外显微物镜杂散光系数实测结果,并作了初步分析。     

大管径超声波测流误差的影响因素及修正分析

流量测量是影响水轮机效率测试精度最主要的因素。大管径流量测量的方法主要采用超声波法,然而,其测量精度及误差构成尚无有效的校验方法。结合时差法超声波流量计的测流原理,推导得到流量综合误差,建立测流误差描述模型。提出一种基于流量测量理想系统来进行误差分析的量化方法,为超声波测流系统的误差分析与控制提供一种新的途径。通过测流理想系统对超声波测流精度的影响因素进行仿真研究,分析了各项参数测量误差对系统综合误差的影响,针对影响较大的主导因素提出了相关修正方法,并对系统综合误差的控制进行了分析。最后搭建实验系统进行研究,实验结果初步验证了该方法的有效性。     

渐开线测量蜗杆误差补偿原理的研究

齿轮整体误差测量的实质是在测量蜗杆与被测齿轮单面啮合的基础上,对齿轮转角变异进行检测而获取误差信息。测量蜗杆的误差成为影响齿轮整体误差测量精度的关键因素。提出在测量蜗杆制造精度一定的前提下,对其误差进行补偿,成为解决问题的关键。以圆矢量函数为工具,推出了误差条件下的渐开螺旋面方程,并以啮合线为媒介,建立了测量蜗杆误差补偿的数学模型。     

基于激光干涉仪的旋转轴误差快速检定方法

为了提升五轴数控机床各旋转轴精度,解决旋转轴几何误差难以测量的问题,提出了一种基于激光干涉仪的旋转轴几何精度快速测量方法。该方法针对AC双转台和BC摆头转台的结构特性,采用旋转轴与直线轴联动的测量技术,可以避免传统测量方法对旋转轴中心的依赖性,推导了测量中直线轴转角误差与直线度对旋转轴几何误差约束关系,在保证精度的同时减少了测量过程中的设备安装调试时间,实现了五轴机床旋转轴转角误差、重复转角误差以及反向间隙的快速测量和补偿。对实际五轴机床AC双转台几何精度进行检定,提高了旋转轴的几何精度,实验证明该测量方法具有很强的工程应用价值。     

激光跟踪仪测角误差的现场评价

激光跟踪仪是基于角度传感和测长技术相结合的球坐标测量系统,其长度测量采用激光干涉测长方法,可直接溯源至激光波长,因此,激光跟踪仪的长度测量精度远高于角度测量精度,相对而言,测角误差就成为评价跟踪仪测量精度的重要指标。为了对现场测量激光跟踪仪的测角误差进行快速有效地评价,采用跟踪仪多站位对空间中测量区域内若干个被测点进行测量,与传统基于角度交汇原理的多站位冗余测量不同,利用各站位所观测的高精度测长值建立误差方程,并通过测长方向的矢量位移对跟踪仪测长误差进行约束,获得被测点三维坐标在跟踪仪水平角和垂直角方向上的改正值,以此来评价激光跟踪仪的测角误差。通过Leica激光跟踪仪AT901-LR进行了多站位测角误差评价实验,在现场测量条件下,跟踪仪水平和垂直方向测角误差约为0.003 mm/m(1σ),符合跟踪仪的测量误差特性。     

一种大型齿轮齿距偏差和累积偏差的测量方法

文中以一种大型齿轮为研究对象,提出了基于激光跟踪仪的测量齿距偏差和齿距累积偏差的相对测量法。与常规的测量方法相比,该方法扩大了大型齿轮齿距偏差和齿距累积偏差的测量范围。文中论述了相对测量法的原理,推导了齿距偏差和齿距累积偏差的计算模型,解决了大型齿轮齿距偏差和累积偏差的测量难题。该测量方法可以有效评估齿轮齿距偏差和齿距累积偏差,其测量系统精度可达到0.01 mm/m。     

CCD像面旋转引起的脱靶量误差及检测方法

分析了光电测量设备电视系统的CCD传感器像面旋转这个普遍存在的问题所带来的脱靶量测量误差,建立了一些相关的数学模型,并且讨论了在不同像面旋转角情况下的误差变化规律.简要地介绍了这种测量误差的检测方法以及修正方法.实际检验表明,上述方法不仅能很好地修正CCD传感器像面旋转所引起的脱靶量测量误差,显著提高电视系统脱靶量测量精度,而且对于红外电视测量系统也是同样适用的.     

防雷接地电阻测试仪的电极布置分析

以4102型防雷接地电阻测试仪为例,通过对其测量误差的原理分析得知：电压电极P和电流电极C与主电极E的相对距离d12、d13以及d13与地网最大尺寸D的合理对应关系是影响测量误差的主要因素;又根据恒定电场理论计算得出为使得测量误差为零时d12与d13的对应关系,再根据电位降法测量原理推导出测量误差的数学表达式,进而通过绘制测量误差δ随d13/D值变化的曲线图,最后得出测量误差在允许范围之内时的d13与地网最大尺寸D的合理对应关系,提供了减少4102防雷接地电阻测试仪测量误差的思路和方法.     

自研角度计量转台在圆分度器件校准中的应用

为了实现亚角秒级圆分度器件的高精度校准,建立了基于角度计量转台和自准直仪的角度测量系统,研究了基于无实物基准的圆分度误差检测方法和控制测量系统引入误差的策略。简要介绍了基于真空预载气浮支承和超声马达驱动的自研转台的结构,搭建了整个测量系统。利用圆封闭原理和最小二乘原理分析了圆分度误差的测量算法,讨论了测量过程的误差来源,并分析了抑制各误差源的方法。最后,在构建的测量系统上测量了多齿分度台的圆分度误差,并对测量不确定度进行了分析。实验结果表明：自研计量转台和被校多齿分度台的最大圆分度误差分别为0.12″和0.15″,测量不确定度为0.05″（k=2）。通过比对,表明测量系统能够实现亚角秒级圆分度误差的高精度校准。     

齿轮整体误差测量中异点接触误差及其修正

在齿轮整体误差测量技术中,整体误差测量结果与齿轮单项误差测量仪器的结果之间存在差异的问题一直没有得到很好的解决。通过对齿轮整体误差测量中异点接触现象的分析,提出了异点接触误差的定义和计算方法,分析了异点接触误差和曲率干涉误差在本质上的不同之处,提出了基于准形态学滤波的异点接触误差修正方法,并进行了异点接触误差修正的仿真试验和实际整体误差测量结果的误差修正试验。理论分析和试验数据表明,修正后的整体误差测量结果更加接近实际被测齿廓的真实形状,应用本方法修正异点接触误差的效果显著,可提高整体误差式齿轮量仪的测量精度。     

利用PLC实现外圆磨削圆度误差在线测量

一直以来，圆度误差在线测量都离不开对主轴的误差分离，而误差分离又因为计算时间的限制影响测量的实时性。文章介绍了利用球顶尖装卡工件实现圆度误差在线测量的方法，并给出具体实验装置。指出在外圆磨削加工中实现圆度误差在线测量的重要意义。