探討機(jī)械精度對中心偏測量精度的影響分析

【摘要】光學(xué)系統(tǒng)設(shè)備在使用研發(fā)過程中，對于各項(xiàng)制作指標(biāo)的要求相對較高，在光學(xué)設(shè)備進(jìn)行制造的過程中，我們必須要保證其質(zhì)量達(dá)標(biāo)。在質(zhì)量影響方面，對整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)備影響較大就是中心偏測量精度。而在進(jìn)行中心偏測量精度的設(shè)計(jì)中，對于其影響較深的因素就是機(jī)械精度。機(jī)械精度對于中心偏測量的影響非常顯著，所以有效的分析機(jī)械精度對中心偏粗糧精度的提高具有重要的影響。在實(shí)際的測量過程中，機(jī)械精度測量包括機(jī)械制作精度和機(jī)械安裝精度測量。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械精度；中心偏測量；影響

前言

在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)備的制造過程中，要想提高整個(gè)系統(tǒng)的精度就必須對整個(gè)系統(tǒng)中機(jī)械精度以及中心偏測量精度進(jìn)行有效的測量，檢測。在我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，通過合理有效的制造方式強(qiáng)化在制造過程中產(chǎn)品的質(zhì)量已經(jīng)成為了光學(xué)設(shè)備發(fā)展必須要行走的道路。在進(jìn)行制作的過程中，通過準(zhǔn)確的中心偏測量將提高光學(xué)設(shè)備的質(zhì)量、其技術(shù)的有效使用是制作以及提高光學(xué)設(shè)備研發(fā)的重要手段。并且光學(xué)設(shè)備的制造的是否合格，還需要通過對其各種精度進(jìn)行有效的測量。為了提高我國光學(xué)設(shè)備的使用研發(fā)質(zhì)量，我將探討機(jī)械精度對中心偏測量精度的影響，并對此進(jìn)行分析。

一、關(guān)于中心偏的概念

在進(jìn)行光學(xué)設(shè)備的假設(shè)制造過程中，要對其光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行有效的驗(yàn)證，光學(xué)設(shè)備的組成一般是由各種透鏡組合而正。他們之間存在各種軸間距。在進(jìn)行制造的過程中，各種微笑的間距都有可能對整個(gè)儀器設(shè)備的使用精度制造不必要的誤差；在進(jìn)行適宜的研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，中心偏就是最長出現(xiàn)的一種偏差，這種偏差的出現(xiàn)會影響光學(xué)設(shè)備的使用精度，影響其對數(shù)據(jù)的獲取，在進(jìn)行設(shè)備研發(fā)的過程中，機(jī)械精度對整個(gè)中心偏測量的影響很大，以下我將簡介中心偏的概念。

中心偏是一個(gè)光學(xué)概念，指透鏡光軸與幾何軸之間的不重合度，這在現(xiàn)實(shí)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)備的制作上是很難避免的，而一般的光學(xué)成像系統(tǒng)又由多個(gè)透鏡組成，各個(gè)透鏡的光軸與幾何光軸之間的微小偏差就必然會導(dǎo)致像散、慧差等像差現(xiàn)象的出現(xiàn)。但是許多用于科學(xué)研究和探測的光學(xué)系統(tǒng)，諸如衛(wèi)星攝影測量器、投影光刻物鏡等便會對精度有很高的要求，這就需要高難度、高水平和高穩(wěn)定性的制造工藝技術(shù)作為物質(zhì)保障。于是中心偏測量儀應(yīng)運(yùn)而生，也要求中心偏測量儀的測量結(jié)果足夠精確才能夠確保光學(xué)系統(tǒng)設(shè)備能夠滿足使用需求。本文將對影響中心偏測量儀測量精度的因素進(jìn)行詳細(xì)的分析來探討如何減小誤差。

二、機(jī)械精度對中心偏測量精度的影響

在進(jìn)行光學(xué)設(shè)備的制造過程中，中心偏測量精度對光學(xué)設(shè)備具有較高精度的影響，在實(shí)際的制造檢測過程中，影響中心偏測量精度的一項(xiàng)關(guān)鍵因素就是機(jī)械精度。在進(jìn)行光學(xué)設(shè)備的制造研發(fā)過程中，其本身的各種設(shè)備的組成基本都有機(jī)械設(shè)備構(gòu)成，各機(jī)械設(shè)備在組成整個(gè)光學(xué)設(shè)備之后，其各有的作用各不相同，在使用中機(jī)械精度的偏差對于光學(xué)設(shè)備的使用會產(chǎn)生較大的影響，所以有效的分析機(jī)械精度對于中心偏測量的影響將有效的提高整個(gè)光學(xué)設(shè)備的精度。

2.1中心偏測量儀機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸線的誤差對中心偏測量精度的影響

在進(jìn)行光學(xué)設(shè)備的制造過程中，通過各種科學(xué)技術(shù)手段我們需要對光學(xué)設(shè)備的機(jī)械部位提供較高的旋轉(zhuǎn)精度，使整個(gè)機(jī)械在回旋過程中能夠在制定設(shè)計(jì)的機(jī)械軸系中軸線位置上進(jìn)行緩慢的移動。在我們科學(xué)理念的設(shè)計(jì)下，機(jī)械設(shè)備在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過程中會恰好和中軸線進(jìn)行吻合。但是實(shí)際的旋轉(zhuǎn)過程中由于機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸線存在徑向間隙誤差與軸晃動誤差。

徑向間隙誤差：在機(jī)械進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的過程中，相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械會在圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的過程中出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸軸線角度擺動，并在旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)軸心徑向位移，并與實(shí)際的旋轉(zhuǎn)偏移角出現(xiàn)累加重合。

軸的晃動誤差：在進(jìn)行機(jī)械旋轉(zhuǎn)的的過程中，實(shí)際回轉(zhuǎn)的軸線在給定力的作用下會出現(xiàn)一定的偏移角度，造成擺動過程中軸線純角度擺動量與回轉(zhuǎn)軸線出現(xiàn)晃動誤差。

2.2機(jī)械放大倍率誤差對中心偏測量精度的影響

在使用內(nèi)調(diào)焦的光學(xué)設(shè)備時(shí)，我們需要對透鏡進(jìn)行有效的位移調(diào)整，使物象距達(dá)到合理的范圍，由于放大倍率對于中心偏度具有一定的影響，在進(jìn)行計(jì)算的過程中，誤差難免會出現(xiàn)，因此，只有通過固定透鏡、固定倍率的情況下使用設(shè)備，才能夠盡可能的減少誤差的出現(xiàn)。

2.3機(jī)械測量頭光軸的傾斜和位移對中心偏測量精度的影響

在進(jìn)行使用的過程中，按照我們科學(xué)的理論來說，光學(xué)儀器的旋轉(zhuǎn)光軸應(yīng)該與測量頭在某一位置達(dá)到完全的重合。但是由于在制造、安裝、設(shè)計(jì)的過程中，難免會出現(xiàn)各種各樣的誤差，就必然會使光軸與測量頭出現(xiàn)傾斜與位移，影響中心偏測量的準(zhǔn)確精度。所以通過將光信號軌道歸圓，利用計(jì)算直徑的偏心精度減少偏移量，減輕位于與傾斜對測量精度的影響。

2.4機(jī)械安裝誤差對對中心偏測量精度的影響

安裝誤差對測量數(shù)據(jù)的影響測量過程中，由于存在安裝操作的隨機(jī)性或者夾具調(diào)整不到位，將會出現(xiàn)一些誤差，被測件結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，透鏡裝在該鏡筒內(nèi)，設(shè)計(jì)時(shí)的基準(zhǔn)面為A面，A面允許的公差帶是0.03mm，使用裝配時(shí)的垂軸基準(zhǔn)面對A面的端面跳動允許0.015 mm.中心偏測量時(shí)工件的安裝方法見圖。其安裝基準(zhǔn)為B面，A面與夾具是間隙配合。

從上面我們可以看出測量時(shí)會產(chǎn)生下列誤差：光軸傾斜產(chǎn)生的誤差我們僅以設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)面進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)的基準(zhǔn)面為A面，A面允許的公差帶是0.015mm，光軸的傾斜量θ1為：θ1=0.015/63=0。000238rad=48〃在測量安裝工件的過程中，由于安裝面B面對A面是自由公差，沒有垂直度的要求，而且夾具的支承底面的位置亦有誤差，導(dǎo)致光軸傾斜.光軸傾斜時(shí)，測量系統(tǒng)最終測量到的數(shù)據(jù)相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)情況下光軸平移產(chǎn)生的誤差，在測量安裝光學(xué)系統(tǒng)的過程中，由于夾具與透鏡間有間隙導(dǎo)致光軸平移，光軸平移時(shí)，測量系統(tǒng)最終測量到的數(shù)據(jù)相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)情況下相比將會整體上出現(xiàn)一些偏差。由于裝夾面為A面，A面允許的公差是0.03mm，將引起附加中心偏為±0.015mm.假設(shè)被測球面半徑為20mm，產(chǎn)生的測量誤差θ2為：θ2=±0.015/20rad=±0.00075rad=±150〃3）光軸傾斜和平移均存在時(shí)產(chǎn)生的誤差在 2種誤差都存在的情況下，實(shí)際上只是對測量數(shù)據(jù)整體上作用了兩方面的附加偏移.

結(jié)語

在光學(xué)設(shè)備機(jī)械測量儀的中心機(jī)械精度直接影響到中心偏測量的精度，對光學(xué)設(shè)備在使用過程中中心偏測量精度的影響較大，在未來的發(fā)展過程中應(yīng)該不斷的灌輸先進(jìn)科學(xué)技術(shù)減少機(jī)械精度對中心偏測量精度的影響。