光学工艺与测量

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现代光学测试技术

从测量镜返回光束的光频发生变化，其频移为
，该
光与返回光会合，形成“拍”，其拍频信号可表示为：
计算机先将拍频信号
与参考信号
理后，就得到所需的测量信息 .
进行相减处
设在动镜移动的时间 t 内，由为 N ，则有：
引起的条纹亮暗变化次数
上式中
为在时间ｔ内动镜移动的距离L，于是有：
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第三章散斑技术散斑的形成及其性质当一束激光射到物体的粗糙表面（例如铝板）上时，在铝板前面的空间将布满明暗相间的亮斑与暗斑；
一、双频激光外差干涉仪图
1 -141 示出双频激光外差干涉仪的光学系统。干涉仪的光源为一双频 He-Ne 激光器，这种激光器是在全内腔单频 He－Ne 激光器上加上约 300 特拉斯的轴向磁场，由于塞曼效应和频率牵引效应，使该激光器输出一束有两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光，它们频率
差 Δν约为 1.5MHz 。这两束光
1 -5 长度（间隔、高度、振幅）的激光干涉测量
一．
激光干涉测长的工作原理及特点
干涉测长仪器是用光波波长为基准来测量各种长度（如属测量干涉场上指定点上位相随时间而变化的干涉仪。
激光干涉测长仪与用其它准单色光源的干涉测长仪相比，具有下列的显著优点：
激光干涉测长的工作原理如图 1101 所示。
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1 -6 激光外差干涉测长与测振激光光波干涉比长仪以光波波长为基准来测量各种长度，具有很高的测量精度。这种仪器中，由于动镜在测量时一般是从静止状态开始移动到一定的速度，因此干涉条纹的移动也是从静止开始逐渐加速，为了对干涉条纹的移动数进行正确的计数，光电接收器后的前置放大器一般只能用直流放大器，而不能用交流放大器，因此在测量时，一般对测量环境有较高的要求，一般的干涉比长仪不能用于车间现场进行精密测量。为了适应在车间现场实现干涉计量的需要，必须使干涉仪不仅具有高的测量精度，而且还要具有克服车间现场中气流及灰雾引起的光电信号直流漂移的性能，光外差干涉技术是为解决车间现场测量问题而发展起来的。这种技术的一个共同点是在干涉仪的参考光路中引入具有一定频率的副载波，干涉后被测信号是通过这一副载波来传递，并被光电接收器接收，从而使光电接收器后面的前置放大器可以用一交流放大器代替常规的直流放大器，以隔绝由于外界环境干扰引起的直流电平漂移，使仪器能在车间现场环境下稳定工作。

光学检测的综述

光学检测的综述光学检测的综述摘要随着科学技术和⼯业的发展，测量检测技术在⾃动化⽣产、质量控制、机器⼈视觉、反求⼯程、CAD/CAM以及⽣物医学⼯程等⽅⾯的应⽤⽇益重要。

传统的接触式测量技术存在测量⼒、测量时间长、需进⾏测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因⽽不能满⾜现代⼯业发展的需要。

近年来由于光学⾮接触式测量技术克服了上述缺陷，其⾮接触、⾼效率、⾼准确度和易于实现⾃动化的特点，成为近年来测量技术研究的热点。

本⽂介绍了多种基于各种测量原理的光学检测⽅法。

关键词:光学检测；三维测量; 数字相移;1.光电检测技术光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、反射、衍射、折射、透射等）进⾏检测，即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。

由输⼊电路、放⼤滤波等检测电路提取有⽤的信息，再经过A/D变换接⼝输⼊微型计算机运算、处理，最后显⽰或打印输出所需检测物体的⼏何量或物理量[1]。

如图1所⽰光电检测系统的组成。

图1 光电检测系统光电检测技术的特点：–⾼精度：从地球到⽉球激光测距的精度达到1⽶。

–⾼速度：光速是最快的。

–远距离、⼤量程：遥控、遥测和遥感。

–⾮接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进⾏测量。

–寿命长：光电检测中通常⽆机械运动部分，故测量装置寿命长。

–数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能⼒。

光电检测的⽅法：直接作⽤法差动测量法补偿测量法脉冲测量法光电检测系统◆主动系统/被动系统(按信息光源分)–主动系统通过信息调制光源,或者光源发射的光受被测物体调制。

如图2所⽰图2 主动系统的组成框图–被动系统光信号来⾃被测物体的⾃发辐射。

如图3所⽰图3 被动系统的组成框图◆红外系统/可见光系统(按光源波长分)[2]–红外系统多⽤于军事,有⼤⽓窗⼝,需要特种探测器。

–可见光系统多⽤于民⽤◆点探测/⾯探测系统(按接受系统分)–⽤单元探测器接受⽬标的总辐射功率。

工程光学实验指导

实验一物镜焦距、截距的测定一、实验目的掌握用定焦距平行光管法测量光学系统焦距、截距的方法二、实验内容掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的照相物镜、望远物镜和显微物镜的象方焦距和截距、物方焦距和截距。

三、实验原理测量焦距的方法很多，其中的定焦距平行光管法、（即放大率法）测量范围大，测量精度高，相对误差一般在1％以下，是目前常用的方法，其测量原理如图1－1。

图1－1焦距截距的测定原理图其中O 是平行光管物镜，L 是被测透镜，y0 是位于平行光管物镜焦平面上的一对刻线的间隔距离。

y0 经过平行光管物镜后成像在无限远处，再经过被测透镜L 后，在它的焦平面上得到y0 的像y`。

这种方法的原理就是通过测量像y`的大小，然后计算出被测透镜的焦距。

从图1－1 看出下面两个关系式，用作图成像的方法很容易得出：w=w`（1－1）这就是用定焦距平行光管法测定焦距所用的公式，其中f0`是平行光管物镜的焦距，是已知的。

Y0 是位于平行光管物镜焦平面处的分划板上的一对刻线的间隔距离，它的大小也是事先已知的。

Y`是这对刻线y0 经过被测透镜后所成的像，如果能测量出此像y`的大小，那么就很容易用公式（1－1）计算出被测透镜的焦距f`。

利用本公式及方法，可以测量正负透镜、望远物镜、照相物镜、放映物镜，各种目镜的焦距。

应当注意要正确选择测量显微镜的物镜，使之与被测光学系统相匹配。

如测负焦距系统使要选择长工作距的显微物镜。

这是因显微物镜的倍率不同，故（1－1）式变化如下（1－2）式中：β――――――测量显微镜放大倍数四、实验设备焦距仪、待测物镜（照相物镜、照相物镜、显微物镜）焦距仪结构示意如图1－2，它包括一个平行光管、一个透镜夹持器、一个带有目镜的读数显微镜和把它们连在一起的一根带有长度刻尺的导轨组成。

图1－2焦距仪结构示意图1.平行光管、2.透镜夹持器、3.测微目镜组成1．平行光管本实验采用的平行光管物镜的焦距为550mm。

光学传感器的制备及其测量技术研究

光学传感器的制备及其测量技术研究第一章：绪论光学传感器是一种利用光学原理设计制造的传感器，具有高灵敏度、高精度、快速响应等特点，广泛应用于制造业、生命科学、环境监测等领域。

本文将围绕光学传感器的制备及其测量技术展开讨论，为读者提供相关的知识和实践经验。

第二章：光学传感器的制备2.1 光学传感器的基本结构光学传感器的基本结构由光源、传感单元、接收器等组成。

其中传感单元是光学传感器的核心部件，主要用于感知外部环境的变化并将变化转换为光信号输出。

2.2 光学传感器的制备材料目前常用的光学传感器材料主要包括光纤、光波导等。

其中光纤具有成本低、维护方便、稳定性好等特点，广泛应用于生物传感器、环境传感器等领域。

2.3 光学传感器的制备工艺制备光学传感器的工艺包括光学传感器芯片加工、光学元件制备、封装等。

在制备过程中，需要考虑材料的选取、工艺的优化以及制备过程中的精密控制等因素。

第三章：光学传感器的测量技术3.1 光学传感器测量原理光学传感器测量原理基于光的传播特性和介质的光学参数变化关系，通过光电转换技术将光信号转换为电信号输出。

常用的光学测量技术包括反射法、透射法、散射法等。

3.2 光学传感器的测量方法随着光学传感器的发展，出现了很多多种测量方法。

比如：FBG传感器、拉曼光谱传感器等等。

3.3 光学传感器的测量精度光学传感器测量精度是评价传感器性能的重要指标之一，影响因素包括光源、光路设计、接收机灵敏度等。

为提高测量精度，需要对这些因素进行优化和控制。

第四章：光学传感器的应用4.1 制造业应用光学传感器在制造业中被广泛应用，主要用于测量零件的尺寸、位置等参数，控制生产过程的精度和质量。

4.2 生命科学应用光学传感器在生命科学中应用广泛，如荧光分析、蛋白质检测等领域。

应用光学传感器技术可以获得更高的测量精度和分析能力。

4.3 环境监测应用光学传感器可以用于环境监测，如检测水质、空气质量等。

由于光学传感器具有快速响应、高精度等优点，可以提高监测效率和数据的准确性。

光学测量与光学工艺知识点答案

目录第一章基本光学测试技术 (2)第二章光学准直与自准直 (5)第三章光学测角技术 (9)第四章：光学干涉测试技术 (12)第六章：光学系统成像性能评测 (15)第一章基本光学测试技术• 对准、调焦的定义、目的；对准又称横向对准，是指一个对准目标（？）与比较标志（？）在垂直瞄准轴（？）方向像的重合或置中。

例：打靶、长度度量人眼的对准与未对准：对准的目的：1.瞄准目标（打靶）；2.精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。

调焦又称纵向对准，是指一个目标像（？）与比较标志（？）在瞄准轴（？）方向的重合。

人眼调焦：调焦的目的：1.使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位于同一空间深度；2.使物体（目标）成像清晰；3.确定物面或其共轭像面的位置——定焦。

121'2'1'P 2'2''•人眼调焦的方法及其误差构成；常见的调焦方法有清晰度法和消视差法。

清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。

调焦误差是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。

消视差法是以眼镜在垂直平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。

误差来源于人眼的对准误差。

（消视差法特点：可将纵向调焦转变为横向对准；可通过选择误差小的对准方式来提高调焦精确度；不受焦深影响）•对准误差、调焦误差的表示方法；对准误差的表示法：人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示；调焦误差的表示法：人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示；•常用的对准方式；常见的对准方式有压线对准，游标对准，夹线对准，叉线对准，狭缝叉线对准或狭缝夹线对准。

•光学系统在对准、调焦中的作用；提高对准、调焦精度，减小对准、调焦误差。

•提高对准精度、调焦精度的途径；使用光学系统进行对准，调焦；光电自动对准、光电自动调焦；•光具座的主要构造；平行光管（准直仪）；带回转工作台的自准直望远镜（前置镜）；透镜夹持器；带目镜测微器的测量显微镜；底座•平行光管的用途、简图；作用是提供无限远的目标或给出一束平行光。

印刷过程中的光学检测技术研究

印刷过程中的光学检测技术研究在当今的印刷行业中，光学检测技术正发挥着日益重要的作用。

随着对印刷品质量要求的不断提高，以及印刷工艺的日益复杂，如何有效地运用光学检测技术来保障印刷质量、提高生产效率，成为了行业内关注的焦点。

印刷过程中的光学检测技术，简单来说，就是利用光学原理和相关设备，对印刷品在生产过程中的各种参数和特征进行检测和分析。

这一技术的应用范围广泛，涵盖了从印前准备到印刷完成的各个环节。

在印前阶段，光学检测技术可以用于检测制版过程中的网点质量、图文清晰度等。

通过高精度的光学设备，可以对制版材料上的微小细节进行捕捉和分析，及时发现制版过程中可能存在的问题，如网点变形、图文缺失等，从而确保制版的准确性和质量。

在印刷过程中，光学检测技术更是不可或缺。

首先，它能够实时监测印刷品的颜色准确性。

颜色是印刷品质量的关键指标之一，稍有偏差就可能影响整个产品的效果。

光学检测设备可以通过对色彩的分光和测量，与标准颜色进行对比，快速发现颜色偏差，并及时进行调整。

其次，对于印刷品的套准精度，光学检测技术也能够进行精确测量。

套准精度直接关系到图文的清晰和准确，如果套印出现偏差，会导致图文模糊、失真等问题。

利用光学检测，可以实时获取各个颜色版之间的套准情况，一旦发现偏差超过允许范围，系统会自动发出警报并进行调整。

再者，光学检测技术还能够检测印刷品表面的缺陷，如污点、划痕、墨杠等。

这些缺陷虽然细微，但会严重影响印刷品的质量和美观度。

通过高分辨率的光学成像和图像处理技术，能够迅速识别并标记出这些缺陷，以便后续进行处理。

那么，光学检测技术是如何实现这些功能的呢？其核心在于先进的光学传感器和图像处理算法。

光学传感器负责采集印刷品的图像或光信号，这些传感器具有高分辨率、高灵敏度和快速响应的特点，能够捕捉到印刷品上极其细微的变化。

采集到的图像或光信号会被传输到图像处理系统中，通过一系列复杂的算法进行分析和处理。

这些算法能够提取出图像中的关键特征，如颜色、形状、纹理等，并与预设的标准进行对比，从而判断印刷品是否符合质量要求。

钣金加工中的智能检测和测量技术

钣金加工中的智能检测和测量技术随着钣金加工行业的发展壮大，智能检测和测量技术也逐渐成为了一个重要的方向和趋势。

钣金加工行业涉及到的很多制造工艺都需要通过高精度的测量和检测技术来保证产品质量和工艺效率。

本文将着重介绍最新的智能检测和测量技术在钣金加工中的应用，包括光学测量、机器视觉、三维扫描等方面。

一、光学测量技术目前在钣金加工行业中应用较广的光学测量技术主要有两种：一种是激光投影仪测量，另一种是光栅测量。

激光投影仪是利用激光光束通过相机成像，根据三角测量原理测量任意平面上的二维尺寸与三维尺寸，精度可达到0.01mm。

在产品加工全过程中，利用激光投影仪对工件进行在线的实时检测，能够发现加工过程中的误差和偏差，并进行及时的校正和修正。

光栅测量主要利用光栅技术来测量工件表面的形状、曲率、平整度等参数。

通过将光线投射到工件表面上，测量表面反射的光线，便可得到工件表面的形状信息。

相比于传统的机械式测量方法，光栅测量具有非接触、高精度、高效率等优点，被广泛应用于各类高精度钣金加工中。

二、机器视觉技术在钣金加工行业中，机器视觉技术的应用范围非常广泛，涉及到自动化生产线上的工件检测、尺寸测量、缺陷检测等方面。

机器视觉技术参照了人类视觉的特点，通过自动光学检测、数字信号处理等技术手段，将图像信息转换成数字信号，并在此基础上进行尺寸测量和缺陷检测，可以达到较高水平的自动化控制效果。

机器视觉技术在钣金加工中的应用主要有两种：一种是基于二维图像处理的机器视觉技术，另一种是基于三维点云的机器视觉技术。

基于二维图像处理的机器视觉技术主要用于检测工件表面的形状、颜色、位置等参数，通过特定的算法和模型，实现对工件的自动检测和分类。

基于三维点云的机器视觉技术主要利用三维扫描仪获取工件表面的三维数据，以及相应的点云信息，通过计算和比对，实现对工件表面的高精度尺寸测量。

三、三维扫描技术当前，在钣金加工行业中应用最广泛的三维扫描技术主要有两种：一种是激光三维扫描技术，另一种是结构光三维扫描技术。

(整理)光学零件检验方法

光学零件加工技术实验讲义实验一光学零件毛坯的成型一、实验目的：1、了解古典法加工块料毛坯粗磨成型的工艺过程；2、熟悉所用设备、材辅料等相关知识。

二、实验设备及用品切割机、粗磨机、滚圆机、K9玻璃、金刚砂三、实验步骤1、取块料玻璃，在切割机上按30x30x20mm 切割；2、在平面粗磨机上，分别用100#，240#金刚砂磨平第一面；3、将磨平的一面用胶粘在平的垫板上，排列均匀；4、在粗磨机上，手持垫板，用100#，240#金刚砂整盘研磨第二面，要不断更换垫板位置，使之研磨均匀。

同时要用卡尺测量，保证厚度和平行度； 5、将两面磨平的平行玻璃板粘成条，宽：长=1：8～1：10；6、在滚圆机上，将玻璃条滚圆成棒，∆Φ+Φ=Φ0；7、将玻璃棒在电热板上加热，使粘胶熔化并逐一拆开玻璃板； 8、用酒精等有机溶剂清洗玻璃；9、用粗磨盘开球面，手持比例移动，更换位置，开出具有一定曲率半径的球面零件； 10、检验，用铁样板或试擦贴度的方法。

四、讨论1、在粗磨平面时，为什么第一面磨平单块加工，而第二面磨平可成盘加工？2、检验时，铁样板或试擦贴度为何从边缘接触密切？实验二金刚石磨轮铣磨球面一、实验目的1、验证光学零件铣磨原理；2、了解粗磨铣磨工艺过程；3、熟悉铣磨机工作原理和调整方法；4、要求铣磨如图1所示的透镜。

二、实验设备与用具透镜铣磨机QM08A 、金刚石磨轮（M D =20mm ，r=2mm ，粒度#100，浓度100%）、千分尺、扳手、透镜毛胚（mm 010.025-φ，d15mm ）、擦镜盘等。

三、铣磨原理球面零件的铣磨原理如图2、图3所示。

磨轮轴轴线与工作轴轴线相交于0点，两轴线的交角为α，筒形磨轮1绕自身轴线作高速旋转，工件2绕工件轴转动。

磨轮断面在工件表图3-2凸球面铣磨原理图3-3凹球面铣磨原理按图2与图3，有以下关系式：)(2sin r R D M±=α （1）式中 α——磨轮轴与工作轴夹角；M D ——磨轮中径；R ——工件被加工面的曲率半径； r ——磨轮端面圆弧半径（凸面取“+”号，凹面取“-”号）上式也可以写成r D R Mαsin 2=（2）当磨轮选定后，M D 与r 均为，调节不同的α角，既可加不同曲率半径的球面零件。

光学检测技术在工艺制造中的应用前景如何

光学检测技术在工艺制造中的应用前景如何在当今的工艺制造领域，光学检测技术正以其独特的优势和强大的功能，逐渐成为不可或缺的重要组成部分。

它就像是一双敏锐的眼睛，能够精确地洞察产品的各种细微特征和缺陷，为提高产品质量和生产效率发挥着关键作用。

那么，光学检测技术在工艺制造中的应用前景究竟如何呢？光学检测技术的原理其实并不复杂，它主要是利用光的特性，如折射、反射、散射、干涉等，来获取被检测物体的信息。

通过各种光学仪器和设备，如显微镜、望远镜、分光光度计、干涉仪等，我们可以对物体的形状、尺寸、表面粗糙度、化学成分等进行精确测量和分析。

在工艺制造的早期阶段，光学检测技术就已经开始崭露头角。

例如，在机械加工中，通过光学显微镜可以观察零件的表面形貌，检测是否存在划痕、裂纹等缺陷。

在电子制造领域，利用光学检测设备可以检查芯片的线路布局是否准确，焊点是否牢固。

随着技术的不断进步，光学检测技术的应用范围越来越广泛，精度和效率也不断提高。

在汽车制造中，光学检测技术发挥着重要作用。

汽车的发动机、变速器等关键零部件的制造精度要求极高，任何微小的缺陷都可能导致严重的质量问题。

利用光学三维测量技术，可以对零部件的形状和尺寸进行高精度的测量，确保其符合设计要求。

同时，在汽车的喷漆过程中，光学检测技术可以检测漆面的厚度和均匀度，保证汽车外观的质量。

在半导体制造领域，光学检测技术更是至关重要。

芯片的制造工艺极其复杂，需要经过多道工序，每一道工序都需要严格的质量控制。

光学检测技术可以在晶圆制造、光刻、蚀刻等环节中，检测晶圆表面的缺陷、线条宽度的精度等，及时发现问题，提高芯片的良率。

在医疗设备制造中，光学检测技术也有着广泛的应用。

例如，在制造人工关节、心脏起搏器等医疗器械时，需要对零部件的尺寸和表面质量进行严格检测，以确保其安全性和可靠性。

光学检测技术能够提供高精度的测量结果，满足医疗行业的严格要求。

除了上述领域，光学检测技术在航空航天、军工、新能源等众多行业中都有着不可或缺的地位。

光学设计与光学工艺

光学设计与光学工艺光学设计与光学工艺光学是物理学中一个非常重要的分支，光学技术广泛应用于工业、医疗、军事、航天等领域。

光学技术的应用与发展离不开光学设计和光学工艺。

一、光学设计光学设计是指通过对光学器件结构、材料等参数的调整和优化，以达到指定的光学性能要求的技术。

光学设计的目的是在光学器件中实现特定的光学功能。

光学设计中的基本概念：1. 光线光线是指在介质中传播的光的路径。

光线可以用来描述光的传播方向、位置和强度等参数。

光线的传播符合几何光学的规律。

2. 物理光学物理光学是研究光的波动性质和光与物质相互作用的学科。

物理光学的研究内容包括波动光学、色散、透镜、衍射、干涉等。

3. 几何光学几何光学是研究光的传播路径和能量转移的学科。

几何光学的研究内容包括光线、透镜、成像和光学仪器等。

光学设计中的基本步骤：1. 分析需求在光学设计之前，需要了解实际需求。

需求可分为几何和波动两个方面。

根据需求，选择合适的光学系统和光学元件。

2. 设计参数光学设计参数包括：光学组件类型、透镜结构、材料、曲率等。

光学设计参数是光学设计的基础。

3. 模拟和布局根据光学设计参数模拟光的行为并进行光路布局。

光路布局确定光的传播路径和构建光学器件，同时也用于分析和优化光学系统的性能。

4. 优化设计设计优化是指在满足系统要求的前提下，调整光学系统设计参数以实现更好的光学性能。

设计优化方法包括改变透镜曲率、调整透镜间距、改变透镜厚度等。

5. 检验和调整光学设计完成后，需要对系统进行检验和调整以验证光学性能。

检验和调整包括透镜表面质量检查、系统调整和性能测试等。

二、光学工艺光学工艺是指通过各种手段制造光学元件、搭建光学系统的生产和加工方法。

光学工艺中常用方法包括：光学加工、光学涂层和光学测试等。

1. 光学加工光学加工是指使用各种工具对光学元件进行加工和表面处理。

光学加工方法包括：研磨、抛光、切割和打磨等。

2. 光学涂层光学涂层是指在光学元件表面上制成一层镀膜，以改变光线通过元件的透射、反射和吸收等特性。

(光学测量技术)第4章光学零件的测量

第4章光学零件的测量 (1)光圈不圆，呈椭圆形。此时用椭圆的长轴和短轴方向上干涉条纹之差(或在互相垂直的方向上干涉条纹的最大代数差值)Δ 1 N 来表示，并称为像散偏差。
其中， N x 、 N y 分别为椭圆长、短轴方向的光圈数，它们都为代数量。 (2 )光圈局部变形。变形量用光圈数表示为 Δ 2 N ，称为局部偏差。一般情况下，半径偏差和面形偏差总是同时存在，因此，有的光圈在样板孔径之内可能看不到其全部，而只能看到其一分。在 GB2831-81 中，将上述偏差都称为面形偏差。
第4章光学零件的测量检验面形偏差时，应使由标准面上反射得到的标准波面与被测面上反射得到的测试波面两者球心重合，或稍有横向偏离，并观测其干涉图，当上述两波面之间没有差别时，干涉图为均匀一片或很少的几条平行直条纹，并且不管条纹方向如何(它对应两波面球心沿不同方向横向偏离)都为直线，间距也相等。如果存在面形偏差，则条纹呈现椭圆形或发生局部弯曲(分别对应 Δ1 N 和 Δ 2 N )，这时可按前述光圈识别方法判读。
第4章光学零件的测量下面先讨论面形偏差的表示方法和光圈的识别方法。 1 )球面零件面形偏差的表示方法半径偏差:即使零件的表面是标准球面，它还可能与样板有不同的曲率半径，此时产生规则的牛顿环(光圈)，这种半径偏差就可以用有效孔径内的光圈数 N 表示。为表示偏差的性质，光圈数 N 用代数量表示。高光圈 N 取正值;反之， N 取负值。样板的孔径一般要大于被测零件的孔径。面形偏差:指被检面对球面的偏离。这种偏差一般可分为两种情况。
第4章光学零件的测量测量曲率半径时，只需移动被测件，使被测面的球面的顶点及球心分别瞄准标准球面球心，并测出被测件移动的距离，即可得到被测球面的曲率半径。被测件移动的距离可由精密测长机构(如光学测长、计量光栅测长或激光测长)测出。在这里，瞄准是通过干涉的方法进行的，即以瞄准时干涉场上干涉图的特征作为判别准则来进行瞄准，由第 2 章干涉仪的介绍可知，这个位置的干涉条纹最疏，甚至看不到条纹 (干涉场上具有均匀的亮度)。

光学设计与光学工艺

光学设计与光学工艺光学设计和光学工艺是光学领域中的两个重要概念，它们相互依存，共同构成了光学技术的核心内容。

光学设计主要关注如何利用光学原理和光学元件设计实现一定功能的光学系统，而光学工艺则关注如何通过加工、组装和测试来制造具有特定功能的光学元件和系统。

光学设计是光学工艺的基础和指导性工作。

光学设计的首要任务是根据要求的光学参数和功能，选择适当的光学元件并确定其位置和特性，从而满足设计要求。

光学设计过程中，需要考虑到光学元件的材料特性、形状、尺寸、表面质量等因素，以及光学系统的光学成像质量、色散、畸变等性能指标。

光学设计通常是基于光学设计软件进行的，通过光线追迹和光学仿真分析，可以预测和优化光学系统的性能。

在光学设计完成后，就需要进行光学工艺的制造过程。

光学工艺主要包括光学元件的加工、组装和测试。

光学元件的加工涉及到对材料进行切削、研磨和抛光等工艺，以获得满足设计要求的表面形状和质量。

光学元件的组装包括将多个光学元件按照设计要求组合在一起，形成光学系统。

组装过程中需要考虑到元件间的相对位置、角度和精度，并进行调试和校正。

光学元件的测试则是为了验证光学系统的性能，包括光学成像质量、色散和畸变等性能指标的测试。

光学设计和光学工艺的关系密切，相互促进。

一方面，光学设计的优化可以指导光学工艺的制造和测试工作。

通过在设计阶段考虑到光学元件的制造可行性和组装、测试难度，可以减少后期工作的复杂度和成本。

光学工艺的反馈信息也可以为光学设计提供有效指导，通过制造和测试的结果，可以优化设计中的参数和布局，提高光学系统的性能。

另一方面，光学工艺的进步也促进了光学设计的发展。

随着光学加工技术的不断创新，例如超精密加工和高精度测量技术的进步，使得光学设计能够实现更高的精度和复杂度，拓展了光学系统的应用领域。

总之，光学设计和光学工艺是光学技术不可分割的两个组成部分。

光学设计关注的是光学系统的设计和优化，而光学工艺关注的是光学元件的制造和测试。

光学测量的基础知识课件

光线传播速度
光在不同物质中传播速度一般不同，在真空中最快。
光线直线传播的应用
可应用于光学测量、定位、光学仪器等。
光学成像原理
01
02
03
成像原理
基于透镜或反射面的折射或反射原理，将物体成像于视网膜或探测器上。
成像公式
1/f = 1/u + 1/v，其中f 为透镜焦距，u为物距，v 为像距。
成像质量
光学测量通常采用非接触式测量方式，具有高精度、高分辨率、非破坏性等优点。
光学测量特点
高精度
实时性
光学测量利用光的干涉、衍射等效应，可以实现高精度的测量，达到纳米级甚至更高级别的测量精度。
光学测量可以实现实时在线测量，可以在生产过程中快速获取测量数据，及时调整生产工艺，提高产品质量。
非接触性
环境监测
光学测量可以用于环境监测，如空气质量、水质、噪声等环境参数的测量。
医学诊断
光学测量在医学领域也有广泛应用，如医学影像、光学显微镜、激光治疗等。
科研领域
光学测量在科研领域也有重要应用，如物理实验、化学分析、生物研究等。
02
光学测量基本原理
光线传播定律
光线传播方向
光线在均匀介质中沿直线传播，当通过不同介质时，会发生折射和反射现象。
利用光谱和偏振等光学技术实现对大气污染物的监测，如二氧化硫、氮氧化物等。
水质监测
利用光学技术实现对水体中的污染物、悬浮物、叶绿素等物质的监测。
气象观测
利用光学技术实现对云层、风向、风速等气象参数的观测。
光学测量在安全防范中的应用
光学防盗系统
利用红外、微波等光学技术实现防盗报警，具有高灵敏度和高分辨率等优势。

光电技术在测量和检测中的应用

光电技术在测量和检测中的应用一、光电技术简介光电技术是指通过光与物质相互作用而实现计量、测量、控制、信息处理等不同目的的技术。

光电技术在现代工业、医疗、通讯等领域中得到了广泛应用。

光电技术主要包括光电传感技术、光学成像技术、光电显示技术、光纤通信技术等。

二、光电技术在测量中的应用1. 光电传感技术光电传感技术是基于光电效应的一种测量技术。

光电传感器能够将光电转换为电信号，对于物理量的测量非常敏感和准确。

光电传感技术广泛应用于机械加工、工艺测量、气动力学测量、生物医学等领域。

例如，利用光电传感技术可以测量材料的热膨胀系数、压力、温度、湿度等。

2. 光学成像技术光学成像技术是利用光学系统将物体投影到成像平面上的一种测量技术。

光学成像技术可以实现非接触、高精度、高速度的物体检测和检测。

应用光学成像技术，在制造业中可以实现在线检测和无损检测，提高了产品的质量和生产效率；在医疗领域，光学成像技术可以帮助医生进行病变的检测和诊断。

3. 光电显示技术光电显示技术是一种将电信号转换为光信号的技术。

光电显示技术可以应用于数字显示、传感器、微处理器等方面。

应用光电显示技术可以实现显示速度快、显示效果好、耗电低等优点。

光电显示技术被广泛应用于计算机显示器、手机、电视等电子产品中。

三、光电技术在检测中的应用1. 光学检测技术光学检测技术是一种通过检测样品对光的反射、散射、吸收等响应来实现检测的技术。

光学检测技术可以实现无接触、高灵敏、高速度的检测。

在制药、环境监测、食品检测等领域中，光学检测技术可以对物质的成分、结构、形态等进行快速、准确的检测。

2. 激光检测技术激光检测技术是利用激光束对样品进行测量和检测的技术。

激光检测技术具有高灵敏、高精度、高速度等特点，能够对物体的形状、大小、表面粗糙度等进行测量和检测。

应用激光检测技术可以实现对零部件的尺寸、形状、位置等进行快速、准确的检测，在汽车制造、航空航天、工业制造等领域中得到广泛应用。

光学测量与光学工艺知识点答案

如上图所示光路，望远镜中会观察到平行光管分划板的像和望远镜分划板的像重合，转动载物台再次观察到重合现象，转过的角度和角A互补。
•V棱镜法折射率测量原理及精度水平；
测量原理光路图如下图所示：
测量不确定度可达到
•V棱镜折光仪的主要构造；
平行光管、V棱镜、对准望远镜、度盘、读数显微镜
•折射液的作用；
排除V棱镜和待测透镜之间的空气，从而提高测量精度。
自准直：利用光学成像原理，使物和像都在同一个平面上并重合的方法
•准直的目的、用途；
获得平行光束
•实现准直的方法；
激光束：很好的方向性、很高的亮度，是直线性测量的理想光束
进一步提高激光束准直性（平行性），可采用激光束的准直技术
利用倒装望远镜法，实现激光束的准直
•自准直仪的类别；
自准直仪一般指自准直望远镜和自准直显微镜。
第三章
•精密测角仪的主要部件关键部件及其作用；
自准直前置镜（瞄准、定位）
平行光管（产生无限远的瞄准标记：狭缝、分划线等）
精密轴系（围绕旋转中心平稳旋转，圆锥轴系、圆柱轴系、空气静压轴系）
圆分度器件（角度基准）
显微读数系统（将被测角与度盘进行比较，得到角度值）
•常见的圆分度器件；
最常用的是度盘，其他的还有多面体、圆光栅、光学轴角编码器、感应同步器等。
•放大率法的原理简图及测量装置；
原理简图：
测量装置：光具座（光源、波罗板、平行光管、测量显微镜）
•放大率法焦距测量计算；
•放大率法焦距测量中的注意事项；
负透镜（测量显微镜工作距离）
光源光谱组成（色差）
被测镜头像质
近轴焦距与全口径焦距（球差）、测量显微镜NA
第二章
•准直、自准直的概念；

光学设计教学内容

光学设计教学内容光学设计是一门研究光学系统建模、分析与优化的学科。

它涉及到光学元件、光学系统、光学材料以及光学检测等方面的知识。

光学设计教学内容主要包括以下几个方面：1. 光学基础知识：光的特性、光束的传播和传输、光的相互作用等基础知识是学习光学设计的基础。

学生需要了解光的波粒二象性、光的干涉、衍射、偏振、散射等基本概念和理论，并掌握相关的数学、物理知识。

2. 光学元件设计：光学元件是光学系统的基本组成部分，学生需要学习光学元件的设计原理、性能参数以及常见的设计方法。

具体包括透镜、棱镜、光纤、滤波器、波片等。

学生需要理解这些光学元件的工作原理和参数对系统性能的影响，并掌握如何进行光学元件的选型和设计。

3. 光学系统设计：光学系统是由多个光学元件组成的，它们协同工作来实现特定的功能。

学生需要学习光学系统的建模和分析方法，掌握光学系统的设计原则和优化方法。

学生需要掌握光学系统参数的计算方法，如焦距、光斑大小、像差等，并能够应用适当的软件来模拟和优化光学系统的性能。

4. 光学材料与光学工艺：光学设计离不开合适的光学材料和光学工艺。

学生需要了解不同光学材料的特性，如折射率、透过率、色散等，并掌握光学材料的选用原则。

此外，还需要学习光学工艺的基本知识，如光学表面处理、光学镀膜、光学组装等。

5. 光学检测与测量：光学设计的最终目的是实现光学系统的性能检测和测量。

学生需要学习光学检测的原理和方法，包括光谱分析、干涉检测、相位测量等。

学生还需要了解常见的光学检测设备，如光谱仪、干涉仪等，并能够进行简单的光学检测实验。

光学设计教学的主要目标是培养学生的光学系统设计和分析能力，使其能够独立地进行光学系统的设计、优化和测试。

为此，教学内容需要注重理论和实践相结合，培养学生的实际操作能力和问题解决能力。

在光学设计教学中，可以采用理论教学、实验教学和项目实践相结合的方式。

理论教学主要是讲授光学基础知识和光学设计原理，通过课堂讲解、案例分析等方式向学生传授相关知识。

光学测量-长春理工大学精品课

开［尔文］克耳文摩［尔］莫耳
坎［德拉］燭光
3
导出物理量
时间：三十万年差一秒长度：氪86同位素波长λ=605.78nm，Δλ=4.7×10-4nm，相干长度L=λ2/Δλ=0.78m;氦氖激光器λ=632.8nm，Δλ=6×109nm,L=60km
辅助物理量：平面角rad，球面角 sr 导出物理量国际200多种，我国120种. 与光学测量有关的光学量导出单位：光通量流明 lm 1lm=1cd.sr 辐射能中能引起人眼光刺激的那部分辐通量光照度勒（克斯）lx 1 lx=1 lm/m2单位面积上所接收的光通量大小辐透（ph）1ph=1 lm/cm2。计量单位：有明确定义和名称并命其数值为1的固定的量量值：数值和计量单位的乘积

测量结果也应包含测量误差的说明及其优劣的评价 Y=N±ΔN
20
第一节测量误差与数据处理
真值就是与给定的特定量的定义相一致的量值。客观存在的、但不可测得的（测量的不完善造成）。
可知的真值： a. 理论真值----理论设计值、理论公式表达值等如三角形内角和180度； b. 约定(实用)真值-----指定值,最佳值等，如阿伏加德罗常数, 算术平均值当真值等。
如：测量单摆的振动周期T，用公式
T 2 l / g
求得g
6
例：空调机测量控制室温
被测对象：室内空气
被测物理量：温度测量器具：温度传感器 --- 热电阻、热电偶
电信号处理显示操作过程：空气热敏电阻
空调机
返回 7
计量、测量、测试的区别
计量：准确一致的测量国际标准——国家计量局——地区计量站—— 工厂计量室——车间检验组。测试：具有实验性质的测量。检测:对产品以及成型仪器的测量。

《光学工艺与测量》11

三、影响定心的工艺因素
1.磨轮透镜的定心磨边通常采用金刚石砂轮或碳化硅砂轮，加工光学玻璃常用青铜结合剂，加工晶体可以用树脂结合剂。其磨料粒度按透镜的直径大小选择，对于大直径透镜，采用180#，小直径透镜采用240#或280#。
• 磨轮的转速与透镜的直径有关系，直径越大，转速越高，一般为15~35m/s。
• 当透镜光轴与机床主轴尚未重合时，如图 11-9所示，假设接头与透镜在A点接触，则接头施加给透镜压力N，方向垂直于透镜表面。压力N可分解为垂直于接头端面的夹紧力F和垂直于轴线的定心力P。
• 定心力P将克服透镜与接头之间的摩擦力，使透镜沿垂直于轴线方向移动，夹紧力F将推动透镜沿轴线方向移动。当透镜光轴重合时，定心力就达到平衡，即完成定心。
• 选择的原则是：
• 当物镜的物方焦点置于校正点上时，物镜与透镜非粘结面的距离x不小于10mm，以便于操作。
• 该方法具有较高的定心精度，主要用于小直径、小曲率半径的透镜定心。
三、光学电视定心
• 如果把透镜球心成像到一个可视化的显示屏上，就是所谓的光学电视定心法。
• 假设电视摄像管的分辨率为N（lp/mm），光学系统的垂轴分辨率为β，则通过电视系统观察透镜球心像的定心精度P为：
• 透镜的偏心差c：
• c=bn/2β • n：跳动格数 b:分划板实际格值
五、激光定心法
• 激光定心仪由三部分组成，即可调焦的激光器、二维的位置传感器、电子处理和显示部分。
• 其测量原理：从激光发出的光经可调焦的光学系统通过定心透镜，在透镜后用带可调千分尺的光电晶体转换器接收光点像，然后将光点像显示在显示器上。
A’
A
自
准
显

光学测量岗位职责

光学测量岗位职责光学测量岗位职责：光学测量工程师的主要职责是使用先进的光学测量设备，对产品进行精密测量和检测，确保产品的质量和准确性。

一般职责：1.负责对生产过程中的产品进行精密测量，如各种形状、尺寸和形貌等参数的测量和判断，有效预防和规避产品质量问题。

2.负责对各种材料的物理参数进行测量和分析，包括折射率、透过率、反射率等等，以帮助产品研发和质量控制。

3.负责运用光学测量技术，对机械制造过程中的尺寸偏差、表面粗糙度等进行测量和分析，为生产过程的合理调整和改进提供依据。

4.负责制定和实施光学测量方案，能够根据不同的测量要求挑选合适的测量设备和方案，确保测量数据的准确性和可靠性。

5.负责对测量数据进行整理、分析和呈现，提供有效的数据支持和决策依据，协助产品设计、工艺优化和质量保证等方面的工作。

6.负责测量并记录各种物理量和数据，精细、认真完成档案记录，并进行数据处理与分析，为制定正确的加工方案提供技术参考。

7.能够独立解决测量过程中的问题，提供科学有效的技术解决方案。

8.负责维护和保养测量仪器设备，及时发现并解决设备故障，确保设备在良好的工作状态。

9.负责对光学测量领域的技术动态进行关注、了解和总结，及时更新和拓展工作技能和知识，保持技术领先性。

专业技能：1.具备优秀的光学测量和分析技能，能够独立制定并实施光学测量方案。

2.熟练掌握光学测量设备的使用和维护方法，能够解决常见设备故障和问题。

3.熟悉光学相关的物理知识和测量方法，能够针对不同的材料和产品制定合理的测量策略。

4.能够处理和分析大量的测量数据，运用统计学方法进行数据分析和得出结论。

5.能够熟练地操作电脑和各种专业软件，如CAD、CAM等，对光学测量技术进行辅助。

以上为一般光学测量工程师的职责和技能要求，具体的要求还需根据不同公司的实际情况和工作内容进行调整和确定。

但总的来说，光学测量工程师需要具备精密和专业的测量技能、专业知识和对工作的热情和责任心，能够为产品质量和工艺优化提供强有力的支持和保障。