设计说明书写作格式

1、凹透镜通光口径在线精测仪设计说明书河池学院2012 年 04 月凹透镜通光口径在线精测仪设计说明书设计者： 指导教师： 学校 邮编）作品内容简介 通过实验设计了一套装在光学冷加工磨边机上创新的在线测量装置， 它基于光栅传 感器及相差的光机结构来实现对带有平面定位面的凹透镜通光口径的精确在线测量， 曾 在我国最大的计量精度仪器生产企业贵阳新天光电集团光学厂试用获好评；利用 CCD来将透镜所成的图象显示在荧屏上方便观察测量， 光栅传感器移动的距离通过计数电路将 数据传输到单片机处理后得到透镜通光口径值，并用液晶显示；还可以预设一个所要加 工的透镜的通光口径值， 在加工过程中当透镜的通光口径值接近于

2、所需的值时可以用声 音提示，以便掌握加工进给量； 本品是集光、机、电、 算于一体，有相当高的科技含量； 在机械结构方面简单紧凑，操作方便灵活。萧泽新、 gjd1 研制背景及意义 现在机械行业中，至今仍没有专门用来测量凹透镜通光口径的装置，只是使用卡尺 或者其它的东西进行粗测，很难达到较高的精度，所以设计出一种能针对该制造过程所 需的高精度的测量工具显得非常必要。运用本作品就可以很大的提高加工的精度，减轻光路中其它零件的加工负担（木桶 理论）。并且本作品结构简洁，占地较小。2 设计方案1、光路原理（1）照明系统：首先光线由卤素灯发出，经过半反半透镜后，进入物镜，最后汇

3、聚在要测量的物平 面上，照亮被测物体。另外，由于本作品中采用的卤素灯的功率较小，于是增加了照明系统来增加物体的照度。并且由于灯为冷光源系统，所以可以较好的减少镜片的热形变。（2）成像系统：在焦平面上的被测物体发出的光线经过物镜后， 变成平行光线， 经过半反半透棱镜， 光线折射 90°，然后经过后面的辅助物镜， 成像在分划板的分划线平面上， 经过 的接口电路，成像在靶面上，最后经过后续电路成像在监视器上。2、硬件电路构成及原理（1）电路构成电路主要由四细分和辨向模块、单片机处理模块、存储模块、输入模块、输出模块 构成。四细分和辨向模块采用专用芯片 QA740210，这样不仅大大简化了外

4、围电路，还提高 系统的稳定性，使测量结果更精确、更可靠。单片机处理模块主要由 AT89S52单片机构成，该单片机具有程序存储空间大达 到 8K 字节、性能稳定等特点。存储模块由 24C08和外围电路构成。由于 24C08是可擦写 ROM 1,000,000 编程 / 擦除周期，并且存储空间为 8K字节，所以能保存 2700 次的测量数据并在断电下保存 100 年。输入模块采用 4*4 键盘。 4*4 键盘的按键数为 16，并且只占用 8个 IO口，这样不 仅节约了宝贵的 IO 口资源，还使电路的功能更强大。输出模块主要是 12864 液晶屏。该液晶屏美观、大方，而且能显示汉字，使人机交 互界面

5、更加友好。2）电路原理A和 B两路脉冲经过专用四细分辨向芯片 QA740210处理后，精度提高到原来的四倍。 原来的光栅精度为 50线对，四细分后的精度达到 200线对。同时，芯片根据 A和 B两 路脉冲的相位判断光栅传感器的走向，然后由 +CP和-CP 输出正走向和负走向所对应的 脉冲数。下图为细分辨向示意图：正负两路信号分别接入 52单片机计数器 0和计数器 1，单片机接收 4*4 键盘输入 的命令，可以对两个计数器的计数值进行处理，得到的结果用 12864 汉字液晶屏显示， 同时将数据存入存储器 24C08以方便查询。 当测量值接近预设值时， 单片机通过三极管 控制蜂鸣器发出声音提示。（

6、3）主要电路图如下：存储模块四细分辨向模块稳压模块单片机处理模块4）程序流程图3 理论设计计算本产品选用的光栅为尺型直光栅， 采用 TTL 电平输出。每走 0.02mm 在 A、B端各 输出一个相位相差 90°的方波脉冲，此时最高精度为 0.02mm 。在电路部分采用四细分 电路，将光栅传感器输出的一个方波脉冲细分为四个脉冲，这样测量精度就提高到 0.005mm 。光栅移动的距离计算公式： S=0.005*n1-0.005*n2 （mm ）（其中 n1 为正向移动的脉冲数， n2 为反向移动的脉冲数。 ）4 工作原理及性能分析 本作品基于光栅传感器及相应的光机结构来实现对带有平面定位

7、面的凹透镜通光口径的精确在线测量，它是装在光学冷加工磨边机上创新的在线测量装置。LED 光线照亮凹透镜磨面， 然后凹透镜反射的光线通过物镜形成平行光路， 穿过分 划板，在 CCD 靶面上成像。分划板的十字刻度面也同时在该靶面上成像。物镜上下沿 移动的距离利用光栅传感器采集，本作品采用尺型直光栅、 TTL 电平输出。输出信号 一般都为增量式脉冲串，即给出 A、B 二路相位互差 90°的方波脉冲串 ，最后直接采用 四细分电路芯片，原来的光栅精度为 50 线对，四细分后的精度达到 200 线对，使精度 可达±5m。完成制作后，作品实物外形照片见下图凹透镜通光口径在线精测仪上下滑动块 SolidWorks 三维仿真5 创新点及应用1. LED 冷光源照明，基本上使待测透镜无热形变；2. 移动的距离利用 50 线对的光栅传感器和四细分电路来测量， 使其精度达到 200 线对；3. 本装置集光、机、电、算于一体，实现凹透镜通光口径的在线精密检测。可用于精密零组件的在线测量，以及精密模具零件在线测量。具有较高的测量精度(量 程： 1-30mm, 精度：±5 m)参考文献1 孙桓，陈作模机械原理北京：高等教育出版社， 20002 刘钧，高明光学设计西安：西安电子科技大学出版社，20063 李晓沛