光檢基本原則

1、九個基本原則：一匹配原則（光電匹配、精度匹配）見P12光電匹配是系統(tǒng)設(shè)計中必須考慮的問題。其內(nèi)容主要包括1）根據(jù)被測目標(biāo)的輻射特性，合理選擇滿足目標(biāo)光譜特性的光源（包括光源的光譜特性、功率、壽命、燈絲形狀等）。2）根據(jù)被測信號的光譜特性選擇與之匹配的光電探測器（包括深測器的頻率響應(yīng)，光譜響應(yīng)、靈敏度、暗電流、探測器形狀等）。3)根據(jù)光源、探測器特性和總體要求設(shè)計與之匹配的光學(xué)系統(tǒng)（照明系統(tǒng)和光電變換光學(xué)系統(tǒng)）。其中包括光學(xué)元件材料的選取，膜系設(shè)計等。光源目標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)探測器2.精度匹配在光電系統(tǒng)的精度設(shè)計中，光、機(jī)、電各部分的精度一般應(yīng)該和系統(tǒng)總精度相匹配，而系統(tǒng)總精度也應(yīng)與使用要求相適應(yīng)，無限

2、制的提高系統(tǒng)的總精度不僅對檢測無益，而且還會導(dǎo)致成本提高，穩(wěn)定性下降。根據(jù)實際設(shè)計經(jīng)驗，擬出以下幾條作為設(shè)計時參考：1）測量系統(tǒng)的總精度值可根據(jù)被測工件的公差值和同一尺寸被測量的次數(shù)或成品篩選的合格率要求確定。一般為：測量系統(tǒng)總精度應(yīng)為被測工件的公差值的1/21/10；2).儀器的分辨率（或最小脈沖當(dāng)量）一般取儀器總精度的1/21/5；3).在精度設(shè)計時，儀器的總系統(tǒng)誤差一般為儀器總誤差的1/3。例：被測件的公差=|0.01-(-0.01)|=則光電檢測系統(tǒng)總精度=(1/21/10)×0.02=0.012mm儀器的總系統(tǒng)誤差2)×1/3 mm二阿貝比較原則三運動學(xué)原則原動件

3、數(shù)目等于自由度數(shù)，按自由度確定約束數(shù)。四統(tǒng)一基面原則（設(shè)計、工藝、測量基準(zhǔn)統(tǒng)一）五最小變形原則使儀器變形?。▌偠却?、熱穩(wěn)定性好），補(bǔ)償變形。六經(jīng)濟(jì)原則社會價值V=F/CF：產(chǎn)品功能；C：成本。要求：功能多、成本低，則價值高。七系列化原則八通用化原則九標(biāo)準(zhǔn)化原則§2-1 阿貝比較原則一結(jié)構(gòu)型式對測量誤差的影響1. 并聯(lián)型式(一) 導(dǎo)軌無誤差,則沒影響(二) 導(dǎo)軌有誤差時:瞄準(zhǔn)顯微鏡M1M2懸臂支架XYZa標(biāo)準(zhǔn)件被測件圖1 并聯(lián)型式. 懸臂支架沿X, Y, Z軸平移,兩個顯微鏡作同樣運動,則對測量無影響。(導(dǎo)軌有間隙的情況). 懸臂支架繞X、Z軸轉(zhuǎn)動, 則對測量無影響。(繞X軸轉(zhuǎn)動,離焦

4、,不影響測量; 繞Z軸轉(zhuǎn)動, 顯微鏡在X方向移動量相同, 不影響測量). 繞Y軸轉(zhuǎn)動, 對測量有影響YXZM1M2M1M21標(biāo)準(zhǔn)件軸線被測件軸線a1=a·tg =a·(+1/33+2/155+)a· (一階誤差, 即阿貝誤差)例: 令a=100mm=10秒化弧度系數(shù): =2062652×105則1=a·10/=5m 2. 串聯(lián)型式 (缺點:體積大)被測件標(biāo)準(zhǔn)件M1M2XYZC圖2 串聯(lián)型式. 懸臂支架沿X, Y, Z軸平移,兩個顯微鏡作同樣運動,則對測量無影響。(導(dǎo)軌有間隙的情況).懸臂支架繞X軸轉(zhuǎn)動, 顯微鏡離焦,不影響測量。. 繞Y軸轉(zhuǎn)動,

5、 對測量有影響2cYcM2M1M2XZ2=CC·cos =C(1 cos) =C1(12/2！+4/4！)C·2/2瞄準(zhǔn)cM2M1M1ZY×Hc2瞄準(zhǔn)XO. 繞Z軸轉(zhuǎn)動, 對測量有影響2=OHC =C/cosC =C(sec1) =C(1+2/2！+1) C·2/2串聯(lián)型式,繞Y, Z軸轉(zhuǎn)動引起的總誤差2=2+2=C2,為二階誤差。在很小時, 2比1小很多(見表21)。表2-1 不同角時并聯(lián)與串聯(lián)安裝的誤差比5°2°1°3010130"10"1"1/2236968813304160400003.

6、橫向移動式繞Y, Z軸轉(zhuǎn)動的測誤差(類似于2)Y=Z= C·2/2HC工件M2M1XYZ標(biāo)準(zhǔn)件瞄準(zhǔn)顯微鏡M1, M2對固定長度測量方便, 屬于二階誤差,遠(yuǎn)小于1 。L全長R二、導(dǎo)軌不直度與測量誤差的關(guān)系已知: 導(dǎo)軌全長的角誤差(秒) , 水平、垂直方向分別繪出計算;導(dǎo)軌全長L ; 測量長度; ; =50mm ; L=200mm。求: 測量長度內(nèi)導(dǎo)軌角誤差解: 導(dǎo)軌不直度誤差視為半徑為R的圓弧。正比關(guān)系阿貝誤差則 (23)式式中: a為測量軸線到基準(zhǔn)軸線的距離。為秒化弧度系數(shù), =2×105, 1角秒附錄: 導(dǎo)軌不直度測量:導(dǎo)軌不直度原因: 應(yīng)力(時效) 變形(重力)2NN反

7、射鏡望遠(yuǎn)鏡導(dǎo)軌不直度誤差視為半徑為R的圓弧, 其測量方法是用自準(zhǔn)直儀測量,反射鏡每在一個位置, 就在自準(zhǔn)直儀上讀數(shù)xi , 即為所測i。R原理: 刻普勒望遠(yuǎn)系統(tǒng), 物鏡與目鏡的公共焦面上設(shè)置有十字線分劃板, 上面的十字線經(jīng)物鏡、反射鏡,再返回物鏡成實像在公共焦面上, 物、像之間垂直距離為xi , xi =f1'tg2f1'·2xi2f1-f2目鏡L2物鏡L1視場光欄不直度i= (秒)應(yīng)光圖1436 P409三. 結(jié)論1. 只有當(dāng)導(dǎo)軌存在不直度誤差, 且標(biāo)準(zhǔn)件與被測件軸線不重合才產(chǎn)生阿貝誤差(一階誤差)。2. 阿貝誤差按垂直面、水平面分別計算。3. 在違反阿貝原則時,測

8、量長度為的工件所引起的阿貝誤差是總阿貝誤差的/L 。4.為避免產(chǎn)生阿貝誤差, 在測量長度時, 標(biāo)準(zhǔn)件軸線應(yīng)安置在被測件軸線的沿長線上阿貝原則。(要串聯(lián), 不要并聯(lián))。5.滿足阿貝原則的系統(tǒng), 結(jié)構(gòu)龐大。問題：能否找到一種既采用并聯(lián)，體積?。ㄩL度短），又沒有阿貝誤差的系統(tǒng)？答案是肯定的：誤差補(bǔ)償。見“艾賓斯坦原理”四. 艾賓斯坦原理棱鏡、透鏡原理這種儀器解決用較短的工作臺(標(biāo)準(zhǔn)件與被測件并聯(lián))，在測量長度時不產(chǎn)生阿貝誤差投影測長機(jī)5（床身）6（毫米刻尺）4（頭架）3（讀數(shù)顯微鏡）2（光學(xué)計）1（被測件）7（分米分劃板）圖2-6 測長機(jī)示意圖8（尾架）1002001000900800lH12S(透

9、鏡焦點)S(透鏡2焦點)S測量軸線刻尺分劃面（標(biāo)準(zhǔn)軸線）AA工件長aBDHSSf0100透鏡1透鏡22CB(一). 導(dǎo)軌制造誤差轉(zhuǎn)變?yōu)闇y量位置的阿貝誤差:1=CD =DB'+C B' =(Hsin+cos) = Hsin2sin2(/2)H2/2(二). 棱鏡、透鏡原理(艾賓斯坦原理)消除阿貝誤差分米雙刻線在頭座毫米分劃板上的S'像從右移到S(使讀數(shù)減小)SS'=2= f'tgf'實際測量誤差:=12= H2/2f'=(Hf') 2/2設(shè)計中取H=f', 則=2/2因此, 按艾賓斯坦原理設(shè)計的測長機(jī)消除了阿貝誤差(一階誤差),而且,體積小。例: 測長機(jī)技術(shù)參數(shù)為:H=180±1 mmf'=180±1 mm15 (一米測長機(jī))=205 mm按艾賓斯坦原理設(shè)計的誤差(只計尾座傾斜)若沒有補(bǔ)償,則極限阿貝誤差:1= H2/2 =0.0135 mmm可見誤差補(bǔ)償大大降低了儀器測量的系統(tǒng)誤差, 提高了測量精度。表2-1綜合考慮頭、尾座運動在測量過程中可能產(chǎn)生的誤差尾座頭座綜合測量誤差000注：1.表中假設(shè)頭尾座運動直線性相同為。作業(yè)：P15 3，4題3