线性色散设计的光谱共焦测量技术

研制了高精度的光谱共焦位移测量系统并完成相关测试。基于色差理论和材料优化选择设计一种色差与波长成线性关系的色散物镜,有助于平衡系统在全测量范围的灵敏度。理论分析了系统参数对系统的影响规律,计算了针孔尺寸与系统的分辨率和信噪比的关系,给出了参数优化结果。利用设计的线性色散物镜和参数优化结果,构建了光谱共焦测量系统,完成了系统的校准、测试和应用研究。结果表明,系统的轴向测量范围达到1 mm,分辨力优于0.5μm,全程测量误差小于2μm,符合设计要求。     

白光干涉仪传递函数的成因分析及其非线性研究

为提高光学表面的功率谱密度检测精度,研究了白光干涉仪仪器传递函数（ITF）的产生机理和标定方法。将白光干涉仪作为非相干成像系统,对正弦表面干涉光强进行Bessel函数展开,通过干涉光强的频谱强度变化研究白光干涉仪对正弦表面高度的作用机理,利用数值仿真计算了白光干涉仪对正弦表面的衰减程度。采用30、80、120 nm高度的台阶标准板对商品白光干涉仪的传递函数进行标定,并提出了一种可靠的ITF计算方法。理论分析、数值仿真和实验结果表明:ITF随表面高度的增加而增大,此时白光干涉仪对表面高度的响应表现出明显的非线性;表面高度小于/10得到的ITF曲线与白光干涉仪光学系统调制传递函数非常接近,白光干涉仪对表面高度的响应接近线性。文中对于白光干涉仪频域传递特性研究和光学表面功率谱密度检测具有重要意义。     

一种基于圆度仪的平行度、平面度测量方法

高精度坐标测量机单轴测量不确定度U95一般约为0．6μm，加上导轨直线度误差，则坐标测量机对平行度、平面度测量的扩展不确定度U95约在1μm。等厚干涉仪可解决高精度的平面度测量问题(如平晶的检定)，但平行度却缺乏更高精度的测量方法，并且当测量须针对零件端面上的特定点位时，等厚干涉仪也无能为力。而在高精度圆度仪上，不需改动任何硬件和软件可以解决上述问题。圆度仪对圆端面平面度和平行度的测量是可通过工作台主轴旋转的圆周运动和横臂带动测头的径向运动来实现，测量数据点位呈几个同心圆分布。由于为了实现圆度仪上的多圈采点测量，必须在工件端面径向移动测头，这就将圆度仪横臂导轨的直线度和相对于主轴的不垂直度带入了平面度和平行度的测量中，使得这两项误差直接影响到最终的测量结果，因此必须加以修正。     

液体透镜的透射波前特性研究

液体透镜是一种新型光学元件,通过改变表面曲率而调整光焦度.液体透镜的透射波前质量会影响成像质量,将液体透镜应用于精密光学系统需要探明其透射波前变化特性.通过理论和仿真分析液体透镜通光孔径内不同高度入射光线的光程差随曲率半径的变化,以及光程差对光焦度的敏感性,以此研究光瞳空间内光程差微变的一致性.分别测量液体透镜在零、正...     

用于测量孔轴装配参数的双目视觉方法

孔轴装配是工业制造领域的一个重要基础问题，针对空间狭窄视觉困难、容易碰撞损坏、人工装配效率低等问题，提出一种基于双目视觉的监测方案，将图像叠加融合，扩大监测视野，并通过轴与孔的截交线来测量装配参数。此外，根据重投影误差，对不同位置的双目数据的融合权重进行优化，使误差降低10%左右，在实现快速检测的同时保证了测量精度。实验结果表明，所提算法可以对间隙为0.25 mm的小直径和小间隙孔轴的装配过程进行实时监测，平均误差约为0.015 mm。同时，所提算法对摄像机的倾斜角度不敏感，在不同的摄像机安装位置具有良好的鲁棒性。