透明材料厚度检测系统光学设计

论文摘要

透明材料作为一种集机械强度高、光学特性优良、热稳定性好、耐化学性强、加工性能好以及有特殊功能等优点于一身的特殊材料,在工业领域、建筑领域以及航空航天领域中都存在着非常广阔的应用前景,透明材料的厚度作为衡量其特性的一方面将会直接影响后期的使用,本文经过对国内外多种厚度检测方法的研究分析,提出了一种基于光电检测技术的非接触式厚度检测系统。本系统的组成包括光源系统、光学准直整形系统、光学扩束接收系统、CCD成像系统、信号采集与数据处理系统五部分,将光学、测控技术、机械结构等学科相结合,以光学成像原理为基础,能够实现厚度为1.5m-15mm之间的透明材料的厚度测量,精度可达10μ m。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外相关技术的发展现状
• 1.2.1 国外的发展现状
• 1.2.2 国内的发展现状
• 1.3 主要研究内容及研究目的意义
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究的目的与意义
• 第二章 透明材料厚度检测系统
• 2.1 系统设计方案分析
• 2.1.1 共焦系统测厚度法
• 2.1.2 荧光浸液测量法
• 2.1.3 光栅光谱检测法
• 2.1.4 平板电容检测法
• 2.1.5 CCD成像检测法
• 2.1.6 反射原理检测法
• 2.1.7 激光斜扫描检测法
• 2.1.8 玻璃厚度测量尺
• 2.2 方案对比总结
• 2.3 系统整体结构方案
• 2.3.1 光源系统
• 2.3.2 光学准直整形及扩束系统
• 2.3.3 光电接收系统
• 2.3.4 计算机处理系统
• 第三章 光学系统设计
• 3.1 光学系统组成
• 3.2 光学发射系统设计部分
• 3.2.1 光源的选取
• 3.2.2 光学准直和整形系统
• 3.3 接收系统的设计
• 3.3.1 扩束光学系统工作原理
• 3.3.2 系统参数设定
• 3.3.3 扩束系统结构的选取
• 3.3.4 扩束光学系统
• 3.4 系统公差分析
• 第四章 接收系统设计
• 4.1 CCD电荷耦合器件的选取
• 4.2 CCD的性能参数
• 4.3 TCD1702C在系统中的应用
• 4.4 控制系统硬件结构设计
• 4.5 控制系统软件流程设计
• 第五章 测量结果与误差分析
• 5.1 误差来源及分析
• 5.1.1 仪器误差
• 5.1.1.1 光学系统误差
• 5.1.1.2 电路系统误差
• 5.1.2 理论误差
• 5.2 实验结果及分析
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献