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透镜中心误差影像法测量系统的设计研究

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第一章绪论

1.1引言

1.2中心误差测量技术国内外研究现状

1.3课题意义及主要研究内容

第二章中心误差测量理论及系统设计方案

2.1基本测量理论

2.2直接测量方法及光路分析

2.3透镜多参数测量方法

2.3.1透镜焦距测量

2.3.2透镜曲率半径测量

2.3.3透镜截距测量

2.4本章小结

第三章中心误差测量系统硬件结构设计

3.1测量系统光路设计

3.2系统主体结构设计方案

3.3仪器机械设计

3.3.1平行光管

3.3.2导轨与底座

3.3.3透镜旋转夹具

3.3.4测量头设计

3.3.5样机实物图

3.4本章小结

第四章图像采集处理与软件设计

4.1图像采集

4.1.1 CCD摄像机选型

4.1.2数字视频信号采集

4.1.3图像采集卡与PC机的通信

4.2图像处理算法分析

4.2.1图像增强

4.2.2灰度级门限化分割

4.2.3数学形态学方法

4.2.4曲线拟合

4.3透镜参数测量系统软件设计

4.3.1设计流程

4.3.2功能实现

4.4本章小结

第五章仪器装调与精度分析

5.1仪器组装

5.2仪器调整

5.2.1仪器机械调整

5.2.2系统光路调整

5.3实验器件对测量系统的精度影响

5.3.1透镜装卡方式的影响

5.3.2旋转台回转误差的影响

5.3.3其他因素的影响

5.4偏心差测量的实验结果和精度分析

5.5透镜其他参数的实验结果和精度分析

5.5.1透镜焦距测量

5.5.2透镜截距测量

5.6本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2课题展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢

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摘要

透镜中心误差是光学透镜零配件加工、胶合过程中较难控制的一项误差。它关系着光学系统的成像质量,影响了光学系统的共轴性,导致了成像的像散性和畸变的不对称性。透镜中心误差测量仪器是光学透镜加工与胶合、光学系统装校和检测中不可或缺的测量设备,通过测量,把透镜中心偏差控制在合理范围内,是提高光学零配件和光学系统质量的重要手段之一。 论文系统分析了透镜参数,特别是中心误差测量方法,提出了基于影像法的透镜多参数自动检测方法,将现代传感、电子和计算机技术与光学测量相结合,建立了一套基于透镜CCD影像的多参数采集、分析和测量系统。除中心误差外,它还可进行透镜焦距、截距、曲率半径等多项参数的检测。 论文阐述了测量系统光路和总体结构,介绍了样机的设计、加工、装调和实际测量的全过程,分析了系统各部分的精度要求与保证措施,探讨了系统图像处理方法,建立了基于Visual Studio 6.0开发环境的数字图像采集、处理和数据分析软件系统;对测量图像进行实时采集和自动处理,完成了图像的输入、增强、二值化、腐蚀,焦点轨迹拟合、中心误差计算等过程,分析了影响系统精度的误差源,并提出了改进系统、补偿误差的方法。 通过透镜中心误差的检测实验,在现有的设备条件下得到偏心差测量的标准差为0.0019mm。实验结果表明,课题提出的透镜中心误差测量方法是正确可行的,设计制作样机的基本设计思想和结构安排是合理的,经过适当的改进,可以成为一种新型光学透镜中心误差检测设备。

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