二维PSD自动对焦非球面测量系统

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1、漫门大学硕士学位论文摘要随着非球面元件的广泛应用和非球面加工技术的发展，现代工业对非球面元件的面形参数检测提出了更高的要求。本文是在线阵光电敏感器件PSD(PositionSensitiveDevice)的测量平台基础上利用面阵PSD进行三维非球面测量，以PSD做为传感器件，光栅尺做为精密测量工具，设计自动对焦非球面测量系统；进行了自动对焦镜头的设计，PSD信号处理电路及数据采集的设计，光栅尺信号采集的设计，自动对焦控制软件的设计及相关误差分析；实现了对焦镜头在自动对焦过程中的非球面测量；达到非球面元件的非接触精密测量的要求。本文包含以下内容：(1)介绍了当前主

2、要的非球面检测方法，自动对焦技术的发展及应用，非接触测量光电器件的发展。(2)详细说明面阵PSD自动对焦非球面测量系统的原理，自动对焦光路的设计及各器件的选择、自动对焦的方法的优化。(3)设计了PSD信号处理及采集电路，光栅辨向计数电路及各模块与PC的通讯设计。(4)阐述了测量系统中各个模块的组成及特性。(5)设计了自动对焦测量系统的两个下位机程序及上位机PC控制软件。(6)本系统的实验结论及自动对焦精密测量系统的前景。本文重点在于面阵PSD对焦光路的设计和自动对焦方法的选择上。经过实验证明利用PSD做为传感器，采用自动对焦系统进行精密测量是完全可行的。本文所论

3、述的自动对焦非球面测量系统的优点在于：(1)PSD做为光电探测器，提高了非接触测量的采样速度，降低了成本。(2)将自动对焦应用于精密测量，引入光栅尺可达到较高的测量精度，提高了可靠性。(3)数据采集方便，采用串口通讯将PSD采集的数据和光栅尺计数测量结果实时上传至PC显示，便于监控和扩展功能。关键词：非球面测量；PSD；自动对焦豪门大学硕士学位论文AbstractThehighspeeddevelopmentofdesigningandmachiningasphericpartsraisesamuchhigherdemandintheirmeasurement．

4、Inthisarticle，usingplanararraysensitivephotoelectricdevicePSD(PositionSensitiveDevice)asthesensor，designedanauto—focusingsystemfornoncontactmeasurement．Gratingmeasuringtechniqueisappliedinthissystemtoobtainpreciseasphericshapedata．Thispaperisonthebasisof1ineararrayPSDmeasurementplatf

5、orm，usingplanararrayPSDtoachievethree—dimensionalasphericmeasurement，mainlyincludestheopticalpathdesignofPSD，thedesignofhardwareandcontrollingsoftware．Thearticleincludessuchcontentsasbelow：(1)Introductionandcomparisonthedevelopmentandapplicationofasphericmeasurement，planararrayphotoe

6、lectricpositionsensitivedevicePSDandCCD，waysofauto—focusingmeasurementonasphericmeasurement．(2)Theprincipleofopticalpathforauto—focusingsystem．Andmakecomparisonofthedesignedpaths．(3)ThedesignofprocessingcircuitofPSDandgrating，thecommunicationbetweenPCandsingchip．(4)Thecomponentandfun

7、ctionofeachpartforthissystem．(5)Programoftwosingchipsandcontrollingsoftware．(6)Theconclusionanditspossiblefutureresearchaspects．Thekeystoneofthearticleisthedesignofopticalpathandcontrollingsoftware．Thoughexperimentwasnotcarriedoutwithperfectbackground，itdoesprovethismethodisfeasiblet

8、ogetaccuracy