قطر سنج کروی تمام اتوماتیک یک دستگاه بازرسی نوری است که برای اندازهگیری دقیق{0}شعاع انحنا، فاصله کانونی و خطای کروی سطوح کروی (سطوح محدب/مقعر) استفاده میشود. اصل اصلی آن حول دو ماژول اصلی متمرکز شده است: "نقشه بندی پارامترهای نوری" و "کنترل دقیق خودکار"، که می توانند به طور خاص به سه پیوند کلیدی تقسیم شوند:
1. اصل تشخیص نوری پایه: کسر معکوس پارامتر بر اساس اپتیک هندسی و اثرات تداخل
هسته اصلی در ساخت یک "مسیر نوری شناخته شده" از طریق یک سیستم نوری، استفاده از ویژگی های انعکاس/شکست سطح کروی اندازه گیری شده برای تبدیل "پارامترهای هندسی کروی (مانند شعاع انحنا)" به "سیگنال های نوری قابل اندازه گیری (مانند موقعیت نقطه، حاشیه های تداخلی)" است، و سپس پارامترهای پارامتری را از طریق مدل های مایکرونیکی از طریق یک مدل تعیین می کند. مسیرهای اصلی فنی به دو دسته تقسیم می شوند:
روش اتوکلیماسیون (مناسب برای اندازه گیری سریع با دقت متوسط و کم)
طراحی مسیر اپتیکال: نور موازی ساطع شده از منبع نوری در حال تطبیق (مانند لیزر He-Ne) توسط شکاف دهنده پرتو منعکس شده و سپس به صورت عمود بر روی سطح کروی اندازهگیری میشود. را
تولید سیگنال: اگر نور موازی روی یک سطح کروی محدب تابیده شود، نور منعکس شده در "مرکز انحنا" سطح همگرا می شود. هنگامی که بر روی یک سطح کروی مقعر برخورد میکند، نور بازتابی از هم جدا میشود و یک کانون مجازی (معادل گسیل شدن از مرکز انحنا) ایجاد میکند. را
محاسبه پارامتر دستگاه موقعیت نقطه کانونی نور بازتاب شده را از طریق یک حسگر تصویر CCD با دقت بالا- می گیرد. با ترکیب اختلاف فاصله بین "صفحه مرجع (مانند صفحه کانونی عدسی همساز تعبیه شده در ابزار)" و "نقطه فوکوس"، و جایگزینی آن به فرمول R=2×(L - f0) (که در آن R شعاع انحنا است، L فاصله اندازه گیری شده شعاع اندازه گیری شده از فاصله کانونی و f ₀). انحنا به طور مستقیم استنباط می شود. را
تداخل سنجی (مناسب برای تشخیص دقیق{0} بالا، با دقت ± 0.1μm)
طراحی مسیر نوری: مسیر نوری تداخل Michelson برای تقسیم منبع نور همسو شده به دو پرتو اتخاذ میشود - یک پرتو بر روی "آینه صفحه مرجع" (صفحه استاندارد) فرود میآید و پرتوی دیگر بر روی "سطح کروی اندازهگیری شده" میخورد. پس از ترکیب مجدد دو پرتو نور منعکس شده، "حاشیه های تداخلی با ضخامت مساوی" به دلیل تفاوت مسیر نوری ایجاد می شود. را
تجزیه و تحلیل سیگنال: تغییر در انحنای سطح کروی باعث تغییر در "شکل (مانند دایره ای یا بیضی)" و "فاصله" حاشیه های تداخلی می شود - اگر انحنای سطح کروی یکنواخت باشد، حاشیه ها دایره های متحدالمرکز خواهند بود. اگر یک خطای کروی (مانند برآمدگی/ فرورفتگی های موضعی) وجود داشته باشد، نوارها جابه جا می شوند یا تغییر شکل می دهند. را
محاسبه پارامتر نرم افزار به طور خودکار موقعیت مرکزی حاشیه های تداخلی و فاصله حاشیه ها را شناسایی می کند. در ترکیب با طول موج (مانند طول موج لیزر 632.8 نانومتر)، تفاوت مسیر نوری از طریق "تفاوت نظم حاشیه" به دست می آید و سپس به شعاع انحنا و خطای درجه کروی تبدیل می شود. هسته حاصل از فرمول بر اساس اختلاف مسیر نوری=2×Δh=k×λ است (Δh اختلاف ارتفاع بین سطح کروی و سطح مرجع است). k نشان دهنده ترتیب حاشیه و λ نشان دهنده طول موج منبع نور است. را
2. ماژول اتوماسیون: خطاهای دستی را از بین ببرید و در کل فرآیند به کنترل دقیق برسید
برخلاف محدودیتهای گیجهای قطر توپ دستی که بر تمرکز و خواندن دستی تکیه میکنند، گیجهای قطر توپ کاملاً خودکار به جبران خطا و اتوماسیون فرآیند از طریق «کنترل مکاترونیک» دست مییابند. فن آوری های اصلی شامل سه نکته است:
تراز و فوکوس خودکار
مجهز به "ریل های راهنمای الکتریکی دقیق" (دقت موقعیت یابی تکراری کمتر یا مساوی 0.05μm) و "حسگرهای جابجایی لیزری"، می تواند به طور خودکار موقعیت نسبی بین سطح کروی اندازه گیری شده و سیستم نوری را تنظیم کند تا اطمینان حاصل شود که نور فرودی عمود بر راس سطح کروی است (جلوگیری از خطای اندازه گیری ناشی از اندازه گیری خطا). را
سیستم فوکوس خودکار- وضوح نقطه نوری را در زمان واقعی از طریق CCD جمعآوری میکند و بهطور خودکار فاصله کانونی لنز را بر اساس "الگوریتم وضوح لبه" تنظیم میکند، به طوری که نقطه فوکوس نور بازتابشده روی سطح تصویربرداری بهینه سنسور باشد. دقت فوکوس می تواند به ± 0.01μm برسد. را
جمع آوری و تجزیه و تحلیل خودکار داده ها
بدون نیاز به خواندن دستی: سنسور CCD سیگنالهای نوری را با فرکانس از پیش تعیین شده (مانند 10 فریم در ثانیه) جمعآوری میکند و نرمافزار به طور خودکار نویز (مانند تداخل نور محیط) را فیلتر میکند و سیگنالهای موثر (مانند پروفایلهای حاشیه تداخل، مختصات نقطه فوکوس) را استخراج میکند. را
-محاسبه و کالیبراسیون زمان واقعی: ساخته شده-در «پایگاه داده استاندارد توپ» (مانند توپهای استاندارد کوارتز با شعاع انحنای مشخص)، بهطور خودکار توپهای استاندارد را برای «کالیبراسیون خطای سیستماتیک» فراخوانی میکند (با جبران خطاهایی مانند فاصله ریل راهنما و انحراف مسیر نوری) قبل از اندازهگیری دادههای اندازهگیری، ضوابط انحرافی مسیر نوری. را
خروجی پیوند چند پارامتری-
یک اندازه گیری می تواند به طور همزمان پارامترهایی مانند "شعاع انحنا (R)، فاصله کانونی (f، بر اساس فرمول f=R/(n-1)، که در آن n ضریب شکست ماده است)، خطای کروی، و ضخامت رأس را بدون نیاز به تغییر حالت های اندازه گیری چندین بار، خروجی دهد. را
از صادرات خودکار داده ها (مانند فرمت های اکسل و CAD) پشتیبانی می کند و "گزارش های تجزیه و تحلیل خطا" (مانند الگوهای حاشیه تداخل و منحنی های توزیع انحنا) را تولید می کند که الزامات ردیابی کیفیت تولید قطعات نوری را برآورده می کند. را
3. اصل مزیت اصلی: چرا برتر از تجهیزات دستی؟ را
مزایای آن در دقت و کارایی ناشی از "کنترل خطا در سطح اصلی" است:
از خطاهای فوکوس دستی اجتناب کنید: دستگاههای دستی برای تعیین نقطه فوکوس به چشم انسان متکی هستند، با خطای حداکثر 5 میکرومتر، در حالی که دستگاههای تمام اتوماتیک بهطور دقیق از طریق الگوریتمها موقعیت میگیرند و خطا را به 0.01 میکرومتر کاهش میدهند. را
حذف تداخل محیطی:{0}در ماژول دمای ثابت تعبیه شده (دقت کنترل دما 0.1±) انبساط و انقباض حرارتی مواد را جبران می کند و طراحی بسته مسیر نوری خودکار تأثیر جریان هوا و ارتعاش را در مسیر نوری کاهش می دهد. را
بهبود تکرارپذیری: خطای تکرارپذیری اندازهگیری دستی معمولاً بیشتر از 0.5٪ است، در حالی که تجهیزات تمام اتوماتیک، از طریق فرآیندهای استاندارد، میتوانند خطای تکرارپذیری را در کمتر از 0.05٪ کنترل کنند. را
