पूरी तरह से स्वचालित गोलाकार व्यास गेज एक ऑप्टिकल निरीक्षण उपकरण है जिसका उपयोग गोलाकार सतहों (उत्तल/अवतल सतहों) की वक्रता त्रिज्या, फोकल लंबाई और गोलाकार त्रुटि के उच्च परिशुद्धता माप के लिए किया जाता है। इसका मूल सिद्धांत दो प्रमुख मॉड्यूलों पर केंद्रित है: "ऑप्टिकल पैरामीटर मैपिंग" और "स्वचालित सटीक नियंत्रण", जिसे विशेष रूप से तीन प्रमुख लिंक में विभाजित किया जा सकता है:
1. मूल ऑप्टिकल डिटेक्शन सिद्धांत: ज्यामितीय प्रकाशिकी और हस्तक्षेप प्रभावों के आधार पर पैरामीटर रिवर्स कटौती
कोर एक ऑप्टिकल प्रणाली के माध्यम से एक "ज्ञात ऑप्टिकल पथ" का निर्माण करने में निहित है, जो "गोलाकार ज्यामितीय मापदंडों (जैसे वक्रता की त्रिज्या)" को "मापने योग्य ऑप्टिकल संकेतों (जैसे स्पॉट स्थिति, हस्तक्षेप फ्रिंज)" में परिवर्तित करने के लिए मापा गोलाकार सतह के प्रतिबिंब/अपवर्तन विशेषताओं का उपयोग करता है, और फिर एक गणितीय मॉडल के माध्यम से लक्ष्य मापदंडों का अनुमान लगाता है। मुख्यधारा के तकनीकी पथों को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है:
ऑटोकॉलिमेशन विधि (मध्यम और निम्न परिशुद्धता वाले तीव्र माप के लिए उपयुक्त)
ऑप्टिकल पथ डिज़ाइन: कोलिमेटिंग प्रकाश स्रोत (जैसे कि He{0}}Ne लेज़र) द्वारा उत्सर्जित समानांतर प्रकाश बीम स्प्लिटर द्वारा परावर्तित होता है और फिर मापी जाने वाली गोलाकार सतह पर लंबवत रूप से आपतित होता है।
सिग्नल पीढ़ी: यदि उत्तल गोलाकार सतह पर समानांतर प्रकाश आपतित होता है, तो परावर्तित प्रकाश सतह के "वक्रता केंद्र" पर एकत्रित हो जाएगा। जब एक अवतल गोलाकार सतह पर घटना होती है, तो परावर्तित प्रकाश एक आभासी फोकस बनाने के लिए विवर्तित हो जाता है (वक्रता के केंद्र से उत्सर्जित होने के बराबर)।
पैरामीटर गणना डिवाइस एक उच्च परिशुद्धता सीसीडी छवि सेंसर के माध्यम से परावर्तित प्रकाश के फोकस बिंदु की स्थिति को कैप्चर करता है। "संदर्भ तल (जैसे उपकरण में निर्मित कोलिमेटिंग लेंस का फोकल तल)" और "फोकस बिंदु" के बीच की दूरी के अंतर को जोड़कर, और इसे सूत्र R=2×(L - f₀) में प्रतिस्थापित करके (जहां R वक्रता की त्रिज्या है, L मापी गई दूरी है, और f₀ कोलिमेटिंग लेंस की फोकल लंबाई है), वक्रता की त्रिज्या का सीधे अनुमान लगाया जाता है।
इंटरफेरोमेट्री (±0.1μm की सटीकता के साथ उच्च परिशुद्धता पहचान के लिए उपयुक्त)
ऑप्टिकल पथ डिज़ाइन: कोलिमेटेड प्रकाश स्रोत को दो बीमों - में विभाजित करने के लिए माइकलसन हस्तक्षेप ऑप्टिकल पथ को अपनाया जाता है, एक किरण "संदर्भ समतल दर्पण" (मानक तल) पर आपतित होती है, और दूसरी किरण "मापी गई गोलाकार सतह" पर आपतित होती है। दो परावर्तित प्रकाश किरणों के पुनः संयोजित होने के बाद, ऑप्टिकल पथ अंतर के कारण "समान-मोटाई वाले हस्तक्षेप फ्रिंज" बनते हैं।
सिग्नल विश्लेषण: गोलाकार सतह की वक्रता में परिवर्तन से हस्तक्षेप फ्रिंजों के "आकार (जैसे गोलाकार या अण्डाकार)" और "अंतराल" में परिवर्तन होगा - यदि गोलाकार सतह की वक्रता एक समान है, तो फ्रिंज संकेंद्रित वृत्त होंगे। यदि कोई गोलाकार त्रुटि है (जैसे स्थानीय उभार/गड्ढा), तो धारियां खिसक जाएंगी या विकृत हो जाएंगी।
पैरामीटर गणना सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से हस्तक्षेप फ्रिंज और फ्रिंज रिक्ति की केंद्र स्थिति की पहचान करता है। तरंग दैर्ध्य (जैसे कि 632.8 एनएम की लेजर तरंग दैर्ध्य) के साथ संयुक्त, ऑप्टिकल पथ अंतर "फ्रिंज ऑर्डर अंतर" के माध्यम से प्राप्त होता है, और फिर वक्रता और गोलाकार डिग्री त्रुटि के त्रिज्या में परिवर्तित हो जाता है। सूत्र व्युत्पत्ति का मूल ऑप्टिकल पथ अंतर=2×Δh=k×λ (Δh गोलाकार सतह और संदर्भ सतह के बीच ऊंचाई का अंतर है) पर आधारित है। k फ्रिंज क्रम को दर्शाता है और λ प्रकाश स्रोत की तरंग दैर्ध्य को दर्शाता है।
2. स्वचालन मॉड्यूल: मैन्युअल त्रुटियों को दूर करें और पूरी प्रक्रिया के दौरान सटीक नियंत्रण प्राप्त करें
मैनुअल बॉल व्यास गेज की सीमाओं के विपरीत, जो मैन्युअल फोकसिंग और रीडिंग पर निर्भर करते हैं, पूरी तरह से स्वचालित बॉल व्यास गेज "मेक्ट्रोनिक नियंत्रण" के माध्यम से त्रुटि क्षतिपूर्ति और प्रक्रिया स्वचालन प्राप्त करते हैं। मुख्य प्रौद्योगिकियों में तीन बिंदु शामिल हैं:
स्वचालित संरेखण और ध्यान केंद्रित करना
"सटीक इलेक्ट्रिक गाइड रेल्स" (0.05μm से कम या उसके बराबर स्थिति सटीकता दोहराएं) और "लेजर विस्थापन सेंसर" से सुसज्जित, यह स्वचालित रूप से मापा गोलाकार सतह और ऑप्टिकल सिस्टम के बीच सापेक्ष स्थिति को समायोजित कर सकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि घटना प्रकाश गोलाकार सतह के शीर्ष पर लंबवत है (घटना कोण विचलन के कारण माप त्रुटियों से बचें)।
स्वचालित फोकसिंग प्रणाली सीसीडी के माध्यम से वास्तविक समय में प्रकाश स्थान की स्पष्टता एकत्र करती है और "एज शार्पनेस एल्गोरिदम" के आधार पर लेंस की फोकल लंबाई को स्वचालित रूप से समायोजित करती है, ताकि परावर्तित प्रकाश का फोकस बिंदु सेंसर की इष्टतम इमेजिंग सतह पर हो। फोकसिंग सटीकता ±0.01μm तक पहुंच सकती है।
स्वचालित डेटा संग्रह और विश्लेषण
मैन्युअल रीडिंग की आवश्यकता नहीं: सीसीडी सेंसर एक पूर्व निर्धारित आवृत्ति (जैसे 10 फ्रेम प्रति सेकंड) पर ऑप्टिकल सिग्नल एकत्र करता है, और सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से शोर (जैसे परिवेश प्रकाश हस्तक्षेप) को फ़िल्टर करता है और प्रभावी सिग्नल निकालता है (जैसे हस्तक्षेप फ्रिंज प्रोफाइल, फोकस बिंदु निर्देशांक)।
वास्तविक समय गणना और अंशांकन: "मानक बॉल डेटाबेस" में निर्मित (जैसे वक्रता के ज्ञात त्रिज्या के साथ क्वार्ट्ज मानक गेंदें), माप से पहले स्वचालित रूप से "व्यवस्थित त्रुटि अंशांकन" (गाइड रेल क्लीयरेंस और ऑप्टिकल पथ ऑफसेट जैसी त्रुटियों के लिए क्षतिपूर्ति) के लिए मानक गेंदों को कॉल करता है, और डेटा सटीकता सुनिश्चित करने के लिए माप के दौरान अंशांकन पैरामीटर इनपुट करता है।
मल्टी-पैरामीटर लिंकेज आउटपुट
एक माप एक साथ माप मोड को कई बार स्विच करने की आवश्यकता के बिना, "वक्रता की त्रिज्या (आर), फोकल लंबाई (एफ, सूत्र एफ=आर/(एन-1) के आधार पर, जहां एन सामग्री का अपवर्तक सूचकांक है), गोलाकार त्रुटि और शीर्ष मोटाई" जैसे पैरामीटर आउटपुट कर सकता है।
स्वचालित डेटा निर्यात (जैसे एक्सेल और सीएडी प्रारूपों में) का समर्थन करता है, और ऑप्टिकल घटक उत्पादन की गुणवत्ता ट्रैसेबिलिटी आवश्यकताओं को पूरा करते हुए "त्रुटि विश्लेषण रिपोर्ट" (जैसे हस्तक्षेप फ्रिंज पैटर्न और वक्रता वितरण वक्र) उत्पन्न करता है।
3. मुख्य लाभ सिद्धांत: मैन्युअल उपकरण से बेहतर क्यों?
परिशुद्धता और दक्षता में इसके लाभ "सिद्धांत स्तर पर त्रुटि नियंत्रण" से उत्पन्न होते हैं:
मैन्युअल फोकसिंग त्रुटियों से बचें: मैनुअल डिवाइस फोकस बिंदु निर्धारित करने के लिए मानव आंखों पर भरोसा करते हैं, जिसमें ±5μm तक की त्रुटि होती है, जबकि पूरी तरह से स्वचालित डिवाइस एल्गोरिदम के माध्यम से सटीक स्थिति बनाते हैं, जिससे त्रुटि ±0.01μm तक कम हो जाती है।
पर्यावरणीय हस्तक्षेप को खत्म करें: निरंतर तापमान मॉड्यूल (तापमान नियंत्रण सटीकता ±0.1) में निर्मित सामग्री के थर्मल विस्तार और संकुचन के लिए क्षतिपूर्ति करता है, और स्वचालित ऑप्टिकल पथ बंद डिज़ाइन ऑप्टिकल पथ पर वायु प्रवाह और कंपन के प्रभाव को कम करता है।
दोहराने योग्यता में सुधार: मैनुअल माप की दोहराव त्रुटि आमतौर पर 0.5% से अधिक होती है, जबकि पूरी तरह से स्वचालित उपकरण, मानकीकृत प्रक्रियाओं के माध्यम से, 0.05% से कम के भीतर दोहराव त्रुटि को नियंत्रित कर सकते हैं।
