Plně automatický kulový průměr měřidla je optické kontrolní zařízení používané pro-velmi přesné měření poloměru zakřivení, ohniskové vzdálenosti a kulové chyby kulových povrchů (konvexní/konkávní povrchy). Jeho základní princip je soustředěn kolem dvou hlavních modulů: „mapování optických parametrů“ a „automatické přesné řízení“, které lze konkrétně rozdělit do tří klíčových odkazů:
1. Základní princip optické detekce: Reverzní dedukce parametrů založená na geometrické optice a interferenčních efektech
Jádro spočívá v konstrukci „známé optické dráhy“ přes optický systém, využívající odrazové/lomové charakteristiky měřeného kulového povrchu k převodu „sférických geometrických parametrů (jako je poloměr zakřivení)“ na „měřitelné optické signály (jako je poloha bodu, interferenční proužky)“ a poté odvození parametrů cíle prostřednictvím matematického modelu. Hlavní technické cesty jsou rozděleny do dvou kategorií:
Autokolimační metoda (vhodná pro rychlé měření se střední a nízkou přesností)
Návrh optické dráhy: Paralelní světlo vyzařované kolimačním světelným zdrojem (jako je He-Ne laser) je odraženo rozdělovačem paprsků a poté dopadá kolmo na kulový povrch, který má být měřen.
Generování signálu: Pokud paralelní světlo dopadá na konvexní kulový povrch, odražené světlo se bude sbíhat do "středu zakřivení" povrchu. Při dopadu na konkávní kulový povrch se odražené světlo rozchází a vytváří virtuální ohnisko (ekvivalentní vyzařování ze středu zakřivení).
Výpočet parametrů Zařízení zachycuje polohu zaostřovacího bodu odraženého světla pomocí vysoce přesného- obrazového snímače CCD. Kombinací rozdílu vzdálenosti mezi „referenční rovinou (jako je ohnisková rovina kolimační čočky zabudované v přístroji)“ a „bodem zaostření“ a jeho dosazením do vzorce R=2×(L - f₀) (kde R je poloměr zakřivení, L je naměřená vzdálenost a f₀ je poloměr ohniskové vzdálenosti zakřivení přímo zakřivení
Interferometrie (vhodná pro vysoce{0}}přesnou detekci, s přesností ±0,1μm)
Návrh optické dráhy: Michelsonova interferenční optická dráha slouží k rozdělení kolimovaného zdroje světla na dva paprsky - jeden paprsek dopadá na „zrcadlo referenční roviny“ (standardní rovina) a druhý paprsek dopadá na „měřený sférický povrch“. Po rekombinaci dvou odražených světelných paprsků se v důsledku rozdílu optických drah vytvoří „stejnoměrné-interferenční proužky“.
Analýza signálu: Změny v zakřivení kulového povrchu způsobí změny ve „tvaru (jako je kruhový nebo eliptický)“ a „rozteči“ interferenčních proužků -, pokud je zakřivení kulového povrchu rovnoměrné, budou proužky soustředné kružnice. Pokud se vyskytne chyba kulovitosti (jako jsou místní výstupky/prohlubně), pruhy se posunou nebo deformují.
Výpočet parametrů Software automaticky identifikuje středovou polohu interferenčních proužků a vzdálenost proužků. V kombinaci s vlnovou délkou (jako je vlnová délka laseru 632,8 nm) je rozdíl optické dráhy odvozen prostřednictvím „rozdílu řádu okrajů“ a poté převeden na poloměr zakřivení a chybu sférického stupně. Jádro odvození vzorce je založeno na rozdílu optické dráhy=2×Δh=k×λ (Δh je výškový rozdíl mezi kulovou plochou a referenční plochou). k představuje řád okrajů a λ představuje vlnovou délku světelného zdroje.
2. Automatizační modul: Eliminujte manuální chyby a dosáhněte přesné kontroly během celého procesu
Na rozdíl od omezení ručních měřidel průměru kuliček, které se spoléhají na ruční zaostřování a odečítání, plně automatické měřiče průměru kuliček dosahují kompenzace chyb a automatizace procesu prostřednictvím „mechatronického řízení“. Základní technologie zahrnují tři body:
Automatické vyrovnání a zaostření
Je vybaven „přesnými elektrickými vodicími lištami“ (přesnost opakovaného polohování menší nebo rovna 0,05 μm) a „laserovými snímači posunu“, dokáže automaticky upravit relativní polohu mezi měřeným sférickým povrchem a optickým systémem, aby bylo zajištěno, že dopadající světlo je kolmé k vrcholu sférického povrchu (zabránění chybám měření způsobeným dopadajícími úhly).
Auto{0}}systém ostření shromažďuje jas světelného bodu v reálném čase prostřednictvím CCD a automaticky upravuje ohniskovou vzdálenost objektivu na základě „algoritmu ostrosti hran“, takže bod ostření odraženého světla je na optimální zobrazovací ploše snímače. Přesnost ostření může dosáhnout ±0,01μm.
Automatický sběr a analýza dat
Není potřeba žádné ruční čtení: CCD snímač shromažďuje optické signály s přednastavenou frekvencí (například 10 snímků za sekundu) a software automaticky filtruje šum (například rušení okolního světla) a extrahuje účinné signály (například profily interferenčních proužků, souřadnice bodů zaostření).
Výpočet a kalibrace v reálném čase: -ve „standardní databázi kuliček“ (jako jsou křemenné standardní koule se známým poloměrem zakřivení), automaticky volá standardní koule pro „kalibraci systematické chyby“ (kompenzuje chyby, jako je vůle vodicí lišty a optický posun dráhy) před měřením a zadává parametry kalibrace během měření, aby byla zajištěna přesnost dat.
Více{0}}parametrový výstup propojení
Jedno měření může současně poskytovat výstup parametrů, jako je „poloměr zakřivení (R), ohnisková vzdálenost (f, na základě vzorce f=R/(n-1), kde n je index lomu materiálu), kulovitost a tloušťka vrcholu“, aniž by bylo nutné několikrát přepínat režimy měření.
Podporuje automatický export dat (například ve formátech Excel a CAD) a generuje „zprávy o analýze chyb“ (jako jsou interferenční proužkové vzory a křivky rozložení zakřivení), které splňují požadavky na sledovatelnost kvality výroby optických komponent.
3. Princip hlavní výhody: Proč lepší než manuální zařízení?
Jeho výhody v přesnosti a účinnosti pramení z „kontroly chyb na úrovni principu“:
Vyhněte se chybám ručního ostření: Manuální zařízení spoléhají na lidské oči při určování bodu ostření s chybou až ±5 μm, zatímco plně automatická zařízení přesně umisťují pomocí algoritmů a snižují chybu na ±0,01 μm.
Eliminujte rušení okolního prostředí: Vestavěný- modul konstantní teploty (přesnost regulace teploty ±0,1) kompenzuje tepelnou roztažnost a smršťování materiálů a automatizovaná konstrukce s uzavřenou optickou dráhou snižuje vliv proudění vzduchu a vibrací na optickou dráhu.
Zlepšení opakovatelnosti: Chyba opakovatelnosti ručního měření je obvykle větší než 0,5 %, zatímco plně automatické zařízení může prostřednictvím standardizovaných procesů řídit chybu opakovatelnosti v rámci méně než 0,05 %.
