手机镜头疵病综合检测仪设计

摘要

本研究运用积分散射理论，结合积分球的光度特性，提出了一种快速检测光学元件疵病的方法，其应用对象主要是当前大规模生产的手机镜头。该检测装置具有结构简单、操作简便、检测速度快、实现成本小等特点，通过检测对手机镜头进行分类（合格、复检、不合格），达到减少工人工作量、提高检测效率的目的。本文从疵病特性入手，分析了疵病对光学系统的影响，对光学疵病测量方法进行了深入的研究和分析，并根据课题测量对象的特点以及相关的理论研究，提出了测量系统的设计方案。该测量方法主要应用了积分散射仪的测量方式，首先通过检测装置获取待测镜头的疵病散射光能量大小，然后分析实验数据，归纳、总结出疵病散射光能量阈值，最后通过阈值与检测值的比较对被测镜头进行分类。测量系统主要由照明系统、散射光能量收集系统和信号采集处理系统组成，其中照明系统提供高质量的照明光束，实现了光源的调制;散射光收集系统实现了疵病散射光的收集;信号采集处理系统实现了疵病散射光信号的光电转换、采集和处理，系统软件设计基于LabVIEW平台，包括光电倍增管增益调节模块和信号采集处理模块，建立了人机交互界面，实现了测量结果的显示。在实验测试方面，搭建了实验平台，对同一种类型手机镜头选取了若干样品进行检测，获取镜头疵病的散射光能量值，通过对实验数据的处理与分析，计算出镜头分类标准的疵病阈值，利用阈值对镜头的检测，验证了方案的可行性。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 光学疵病的标准及危害

1．2．1 国家标准《光学零件表面疵病》

1．2．2 国际标准ISO10110-7表面疵病公差

1．2．3 光学疵病的危害

1．3 疵病检测方法国内外研究现状

1．3．1 成像法

1．3．2 散射能量分析法

1．3．3 检测方法现状分析与选择

1．4 本文的主要研究内容

1．4．1 研究工作的主要内容

1．4．2 研究工作重点

1．5 小结

2 系统设计理论

2．1 积分散射理论

2．2 微弱光信号检测理论

2．2．1 光电探测器中的噪声

2．2．2 微弱光信号检测方法

2．3 光源调制理论

2．3．1 连续波调制

2．3．2 脉冲调制

2．3．3 编码调制

2．4 积分球工作原理

2．5 小结

3 系统总体方案设计

3．1 总体方案设计

3．1．1 测量方式

3．1．2 测量装置结构和原理

3．2 照明光路设计

3．2．1 激光器

3．2．2 斩波器

3．2．3 分束镜

3．3 散射光能量收集系统

3．4 信号采集处理系统

3．4．1 光电倍增管

3．4．2 光电倍增管分压器

3．4．3 前置放大器

3．4．4 锁相放大器

3．4．5 数据采集卡

3．5 小结

4 系统软件设计

4．1 软件虚拟仪器LABVIEW

4．1．1 虚拟仪器概念

4．1．2 虚拟仪器基本结构及原理

4．1．3 LABVIEW的作用

4．2 LABVIEW程序设计

4．2．1 板卡初始化模块

4．2．2 PMT增益调节模块

4．2．3 信号采集处理模块

4．3 小结

5 测量数据及误差分析

5．1 实验平台搭建

5．2 前置放大器仿真测试

5．3 信号采集程序验证

5．4 基准光照度测量

5．5 镜头疵病检测

5．5．1 疵病阈值算法

5．5．2 疵病测量数据分析

5．6 误差分析

5．7 小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 课题展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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