專利名稱：球冠形柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量?jī)x器、光學(xué)測(cè)量?jī)x器行波管作為一種功率元件，在雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，例如在雷達(dá)中作為掃描系統(tǒng)的信號(hào)源等。
在柵控行波管中，無截獲柵的作用是使電子槍發(fā)射出來的電子加速、聚焦、并消除漫游離子影響的重要部件，它的制造精度和安裝精度直接影響行波管的質(zhì)量。無截獲柵為球冠形柵網(wǎng)，在制造過程中需要對(duì)其絲寬、曲率半徑等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，以保證每個(gè)柵網(wǎng)之間具有良好的互換性;在行波管安裝過程中，要保證配合柵網(wǎng)之間的對(duì)準(zhǔn)精度，并使批量生產(chǎn)中柵網(wǎng)之間間距一致，以保證被加速的電子運(yùn)動(dòng)軌跡。
目前國(guó)內(nèi)用于檢測(cè)無截獲柵各參數(shù)的專用儀器尚屬空白，只能采用工具顯微鏡進(jìn)行目視測(cè)量、測(cè)量精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。尤其是雙(多)柵網(wǎng)之間的距離，因柵網(wǎng)重疊安置(見圖1)所以只能用在兩個(gè)柵網(wǎng)之間填塞墊塊的方法間接測(cè)量，其精度很差。
本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量球冠形柵網(wǎng)及其安裝之間參數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x，尤其是測(cè)量雙(多)柵網(wǎng)之間的間距的光學(xué)測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x。
本發(fā)明的內(nèi)容是采用光學(xué)物鏡對(duì)雙(多)柵網(wǎng)多次調(diào)焦，記錄每次成象清晰后的物鏡位置數(shù)值，兩個(gè)位置數(shù)值之差即為該兩個(gè)柵網(wǎng)之間的間距。其具體過程如下將二個(gè)(多個(gè))柵網(wǎng)裝配后安放在工作臺(tái)上，用反射光源照射柵網(wǎng)，在柵網(wǎng)上端由物鏡接收反射光，調(diào)整物鏡焦距使第一柵網(wǎng)聚焦清晰，用光柵測(cè)量系統(tǒng)記錄物鏡的位置數(shù)值。然后再調(diào)整物鏡焦距，使第二柵網(wǎng)聚焦清晰，再記錄物鏡的位置數(shù)置。二個(gè)物鏡位置數(shù)值之差即為二個(gè)柵網(wǎng)之間的距離。如有多個(gè)柵網(wǎng)則依次調(diào)整物鏡焦距，即可得出各柵網(wǎng)之間的間距。
說明附圖如下圖1為球冠形柵網(wǎng)示意2為本發(fā)明球冠形柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量過程框3為本發(fā)明球冠形柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明球冠形柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x光學(xué)系統(tǒng)原理5為測(cè)量柵網(wǎng)間距的程序框6為調(diào)焦程序框圖結(jié)合


本發(fā)明球冠形柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)及測(cè)量過程如下柵網(wǎng)(見圖1，2)(1，2)放在可作X-Y向移動(dòng)的精密工作臺(tái)上，物鏡組通過反射照明接收柵網(wǎng)(1，2)的反射光后成象，由CCD攝象機(jī)攝取柵網(wǎng)(1)的圖象后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后送入圖象幀存器。由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)使物鏡作Z向運(yùn)動(dòng)調(diào)整物鏡焦距，同時(shí)計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷圖象的清晰度，到圖象清晰后即仃止調(diào)整物鏡焦距，此時(shí)通過光柵測(cè)量系統(tǒng)讀得物鏡的位置讀數(shù)Z1。然后調(diào)整物鏡焦距使柵網(wǎng)(2)成象，同前述過程，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制聚焦系統(tǒng)動(dòng)作，使圖象清晰，再讀出此時(shí)物鏡的位置數(shù)值Z2，Z1-Z2即為柵網(wǎng)1，2之間的間距。
為了完成上述功能本發(fā)明提供了球冠形柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x。該柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x由精密機(jī)械系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、光柵定位測(cè)量系統(tǒng)、信號(hào)獲取及處理系統(tǒng)五部分組成。精密機(jī)械系統(tǒng)由X-Y方向精密工作臺(tái)和Z向粗動(dòng)、微動(dòng)工作臺(tái)組成。光學(xué)系統(tǒng)由透射光照明系統(tǒng)、反射光照明系統(tǒng)、顯微物鏡和目鏡組成。步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及接口組成。驅(qū)動(dòng)電路由計(jì)算機(jī)控制。光柵定位測(cè)量系統(tǒng)由光柵讀數(shù)頭、光柵數(shù)顯儀及計(jì)算機(jī)接口電路組成。在X、Y、Z三個(gè)方向都配有光柵測(cè)量系統(tǒng)。信號(hào)獲取及處理系統(tǒng)由CCD攝象機(jī)、圖象采集卡、計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器及打印機(jī)組成。上述五個(gè)部分除計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、打印機(jī)及光柵數(shù)顯儀單獨(dú)放置外，其余部分都集中安裝在柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x的主機(jī)上。敘述本柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x主機(jī)結(jié)構(gòu)如下(見圖3)本柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x主機(jī)在機(jī)座(3)上設(shè)置X向移動(dòng)平臺(tái)(4)及Y向移動(dòng)平臺(tái)(5)，在X向移動(dòng)平臺(tái)(4)上設(shè)置載物臺(tái)(6)，載物臺(tái)(6)上可安放被測(cè)柵網(wǎng)(7)，在Y向移動(dòng)平臺(tái)(5)上設(shè)置Z向立柱(8)，在Z向立柱(8)上設(shè)置Z向粗動(dòng)工作臺(tái)(9)，在Z向粗動(dòng)工作臺(tái)(9)上安裝Z向微動(dòng)工作臺(tái)(10)，在Z向微動(dòng)工作臺(tái)(10)上安裝光學(xué)系統(tǒng)(11)及攝象機(jī)(12)，在Z向粗動(dòng)工作臺(tái)(9)上設(shè)置步進(jìn)電機(jī)(13)以驅(qū)動(dòng)Z向微動(dòng)平臺(tái)(10)作微調(diào)運(yùn)動(dòng)。X向移動(dòng)平臺(tái)(4)及Y向移動(dòng)平臺(tái)(5)由手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)(14)，(15)來驅(qū)動(dòng)。在X向移動(dòng)平臺(tái)(4)上裝有X向光柵測(cè)量系統(tǒng)(16)，Y向移動(dòng)平臺(tái)(5)上裝有Y向光柵測(cè)量系統(tǒng)(17)，Z向微動(dòng)工作臺(tái)(10)上裝有Z向光柵測(cè)量系統(tǒng)(18)。
本柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x的光學(xué)系統(tǒng)原理圖如圖4，結(jié)合圖4說明測(cè)量過程如下放置在X-Y精密工作臺(tái)(19)上的被測(cè)件(20)經(jīng)透射照明系統(tǒng)(21)或反射照明系統(tǒng)(22)照明。透射照明系統(tǒng)由光源(23)發(fā)出的光經(jīng)過透鏡(24)、光柵(25)、反射鏡(26)、透鏡(27)射向被測(cè)件(20)。(兩種照明系統(tǒng)按被測(cè)參數(shù)不同分別選用)。透過被測(cè)件或被測(cè)件反射的光線經(jīng)過顯微物鏡(29)和補(bǔ)償鏡，析光鏡(30)后分成兩路，一路成象于分劃板(31)上，經(jīng)目鏡(32)供觀察用，另一路成像于CCD攝象機(jī)(33)的靶面上。被放大的圖形光學(xué)信號(hào)經(jīng)攝象機(jī)轉(zhuǎn)換成具有不同灰度的視頻信號(hào)，由圖象采集卡采集整幅圖象送入計(jì)算機(jī)內(nèi)的緩沖區(qū)內(nèi)。柵網(wǎng)的各種參數(shù)可以通過不同軟件通過計(jì)算機(jī)處理來獲得，并在監(jiān)視器上顯示和打印輸出。
采用本發(fā)明柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x可以用非接觸式測(cè)得球冠形柵網(wǎng)參數(shù)及柵網(wǎng)之間的間距，測(cè)量精度高，可以提高行波管的性能。
權(quán)利要求
1.一種球冠形柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量方法，其特征是測(cè)量柵網(wǎng)間距時(shí)采用光學(xué)物鏡對(duì)雙(多)柵網(wǎng)多次調(diào)焦，記錄每次成象清晰后的物鏡位置數(shù)值，兩個(gè)位置數(shù)值之差即為該兩個(gè)柵網(wǎng)之間的間距。
2.一種球冠形柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征是由精密機(jī)械系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、光柵定位測(cè)量系統(tǒng)、信號(hào)取獲及處理系統(tǒng)組成，所說的精密機(jī)械系統(tǒng)由X-Y方向精密工作臺(tái)和Z向粗動(dòng)、微動(dòng)工作臺(tái)組成，所說的光學(xué)系統(tǒng)由透射光照明系統(tǒng)、反射光照明系統(tǒng)、顯微物鏡和目鏡組成，所說的步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路及其接口組成，所說的光柵定位測(cè)量系統(tǒng)由光柵讀數(shù)頭，光柵數(shù)顯儀及計(jì)算機(jī)接口電路組成，所說的信號(hào)獲取及處理系統(tǒng)由CCD攝象機(jī)、圖象采集卡、計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器及打印機(jī)組成，上述五個(gè)部分除計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、打印機(jī)、光柵數(shù)顯儀單獨(dú)放置外，其余部分都集中安裝在柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x的主機(jī)上，所說的柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x的主機(jī)在機(jī)座上設(shè)置X向移動(dòng)平臺(tái)及Y向移動(dòng)平臺(tái)，在X向移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置載物臺(tái)，在Y向移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置Z向立柱，在Z向立柱上設(shè)置Z向移動(dòng)工作臺(tái)，在Z向移動(dòng)工作臺(tái)上安裝光學(xué)系統(tǒng)及攝象機(jī)，在Z向移動(dòng)工作臺(tái)上設(shè)置步進(jìn)電機(jī)，在X向移動(dòng)平臺(tái)和Y向移動(dòng)平臺(tái)上有手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)，在X向移動(dòng)平臺(tái)，Y向移動(dòng)平臺(tái)和Z向移動(dòng)工作臺(tái)上各裝光柵測(cè)量系統(tǒng)。
全文摘要
一種球冠形柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x，屬光學(xué)測(cè)量?jī)x器，該測(cè)量方法可測(cè)量球冠形柵網(wǎng)的參數(shù)及網(wǎng)間距離，采用光學(xué)物鏡對(duì)雙(多)柵網(wǎng)多次調(diào)焦，記錄每次成象清晰后的物鏡位置數(shù)值，兩個(gè)位置數(shù)值之差即為該兩個(gè)柵網(wǎng)之間的間距。本柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x由精密機(jī)械系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、光柵定位測(cè)量系統(tǒng)、信號(hào)獲取系統(tǒng)五部分組成。通過計(jì)算機(jī)軟件處理可以自動(dòng)調(diào)焦并打印輸出測(cè)得的柵網(wǎng)參數(shù)值，本柵網(wǎng)參數(shù)測(cè)量?jī)x測(cè)得的精度高，可以提高行波管的性能。
文檔編號(hào)G01B11/02GK1080394SQ9310507
公開日1994年1月5日 申請(qǐng)日期1993年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月20日
發(fā)明者李慶祥, 薛實(shí)福, 李志 , 徐敏嫻, 于水 申請(qǐng)人:清華大學(xué)