基于復(fù)色共焦法的透明材料厚度檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、近幾年來(lái)，隨著光學(xué)加工、光纖、醫(yī)藥行業(yè)的快速發(fā)展，透明材料制品如玻璃管、玻璃容器的需求量迅速增長(zhǎng)，由于國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)工藝與設(shè)備相對(duì)落后，其質(zhì)量與發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)產(chǎn)品相比差距較大，嚴(yán)重影響高端產(chǎn)品生產(chǎn)。透明材料制品特別是精密小型容器對(duì)壁厚等參數(shù)的精度要求較高，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)測(cè)量速度的要求也很高，同時(shí)這些產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中具有高溫、紅熱、脆性大和不易采用接觸法檢測(cè)的特點(diǎn)，因此必須研究非接觸在線檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各參數(shù)的測(cè)量。采用光電非接觸檢測(cè)技術(shù)可以解決

2、透明材料生產(chǎn)質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題，對(duì)保證產(chǎn)品的質(zhì)量、提高產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力有重要意義。
　　復(fù)色共焦技術(shù)具有多表面層析的特點(diǎn)，以其高質(zhì)量的尺寸測(cè)量性能成為當(dāng)前光學(xué)、光電檢測(cè)領(lǐng)域最新的研究?jī)?nèi)容之一。本論文是針對(duì)平板玻璃生產(chǎn)、光學(xué)零件加工等透明材料相關(guān)行業(yè)對(duì)厚度檢測(cè)的需求而開(kāi)展的研究，采用特殊光學(xué)系統(tǒng)、高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)、先進(jìn)光譜分析及處理技術(shù)，解決透明材料厚度高精度檢測(cè)的問(wèn)題。其主要依據(jù)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)不同波長(zhǎng)光譜產(chǎn)生軸向色散的特性，將連續(xù)光譜的軸向

3、色散回波信號(hào)由探測(cè)器接收，通過(guò)上下兩個(gè)表面返回的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)透明材料厚度的檢測(cè)，該方法克服了以往測(cè)量方法只能得到相對(duì)結(jié)果的現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)透明材料厚度的絕對(duì)測(cè)量。本文主要研究?jī)?nèi)容包括四個(gè)方面，首先研究復(fù)色共焦測(cè)量原理，基于復(fù)色照明光束，利用光束聚焦的軸向色散特性，分析復(fù)色光譜共焦面所產(chǎn)生信號(hào)的特點(diǎn)，推導(dǎo)連續(xù)光譜中波長(zhǎng)信號(hào)與透明材料厚度的尺寸模型;然后進(jìn)行共焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用光學(xué)設(shè)計(jì)理論，研究軸向色散光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，從理論上對(duì)

4、光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化;接著研究光譜信號(hào)采集原理，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)基于CCD的光譜信號(hào)采集系統(tǒng);采集的光譜信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后經(jīng)接口電路由采集卡傳送給上位機(jī)，上位機(jī)采用虛擬儀器LabVIEW實(shí)現(xiàn)光譜分析軟件的設(shè)計(jì)，將上下表面對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)找出來(lái)后代入數(shù)學(xué)模型換算成厚度值;最后采用復(fù)色共焦光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)合光纖傳輸與分光系統(tǒng)以及光譜信號(hào)采集系統(tǒng)與分析系統(tǒng)構(gòu)建原理實(shí)驗(yàn)樣機(jī)裝置。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，形成完備的透明材料共焦測(cè)量原理方案。
　　本文所提出的復(fù)