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自动正置金相显微镜关键技术的研究

作　者: 孙政
导　师: 萧泽新
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 金相显微镜 连续变倍 数字化调光 可调齐焦 虚拟光学装配
分类号: TH742
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着汽车、材料等工业部门的发展,人们对金相显微镜,尤其是对放大倍率高、自动化程度高的正置金相显微镜的需求越来越大。特别是随着微电子行业的飞速发展,更需要高倍率的平场显微技术支持芯片生产。普通体视显微镜的放大倍数已达不到应用要求。而国内研发和生产这种高档显微镜的厂家不多,很大程度上依赖于进口。为此研发了集光、机、电、计算机技术于一体的新型智能光电仪器――自动正置金相显微镜。本文就自动正置金相显微镜研制过程中的若干关键技术进行了以下研究:1、对两运动组元机械补偿连续变倍系统中变倍组和补偿组的运动过程进行了详细的理论计算;利用Opticam软件设计了两运动组元连续变倍系统,并对其系统设置、系统分析、像面补偿、凸轮曲线优化设计和凸轮曲线设计精度分析等过程进行了详细说明。2、分析了光学仪器的传统调光照明电路,指出其不足;提出了基于ATmega8单片机的数字化调光装置,进行了该装置的硬件电路设计和软件程序设计。具有电路简单,光强输出稳定,亮度数字化线性调节,具有记忆功能等特点,还可以通过计算机控制实现自动调光。3、指出了传统的弹簧显微物镜和现有专利结构中的可调齐焦距离显微弹簧物镜在齐焦过程中的不足,并有针对性地设计了一种新的显微物镜可调齐焦距装置,详细说明了其结构原理、功能实现过程和调节方法。4、从虚拟装配的定义出发,结合在特型光学仪器研发中的探索与实践,提出了虚拟光学装配的概念和内涵,说明了虚拟光学装配在特型光学仪器研发中的重要意义,并分别举例说明了虚拟光学装配在金相显微镜和其它有较高要求的光学系统中的应用。本课题研发的具有视频化、数字化的自动正置金相显微镜已投入批量生产。其产品质量和性能均与国外产品相当,且具有较高的性价比,因而有良好的市场前景。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 课题研究背景  9-12
    1.1.1 显微镜的产生及发展  9
    1.1.2 显微镜的成像原理  9-10
    1.1.3 金相显微镜的用途和分类  10-12
  1.2 课题来源及研究意义  12-13
  1.3 课题研究的内容及论文结构  13-14
  1.4 本文的创新工作  14-15
第二章 连续变倍光学系统的设计  15-37
  2.1 连续变倍光学系统的原理  15-20
    2.1.1 连续变倍光学系统简介  15-17
    2.1.2 连续变倍光学系统的补偿方法  17-18
    2.1.3 两运动组元机械补偿连续变倍光学系统的理论计算  18-19
    2.1.4 连续变倍光学系统设计的一般步骤  19-20
  2.2 连续变倍光学系统在显微镜中的应用  20-21
  2.3 两运动组元连续变倍系统辅助设计软件(Opticam)简介  21-22
    2.3.1 Opticam软件功能介绍  21-22
    2.3.2 Opticam软件的技术特点  22
  2.4 Opticam软件设计实例  22-32
    2.4.1 导入系统结构并设置系统属性  23-24
    2.4.2 系统分析  24-27
    2.4.3 像面补偿  27-28
    2.4.4 凸轮曲线优化设计  28-32
  2.5 凸轮曲线设计精度分析  32-34
  2.6 CAD/CAM加工数据生成  34
  2.7 连续变倍光学系统的应用实例  34-36
  2.8 本章小结  36-37
第三章 基于ATmega8的数字化调光装置的设计  37-46
  3.1 问题的提出  37-39
    3.1.1 光学仪器传统的调光照明电路  37-38
    3.1.2 传统调光照明电路的不足  38-39
    3.1.3 基于ATmega8单片机的数字化调光装置  39
  3.2 ATmega8单片机简介  39-42
    3.2.1 AVR单片机简介  39-40
    3.2.2 ATmega8单片机的特点  40
    3.2.3 ATmega8单片机的封装与引脚  40-42
  3.3 数字化调光装置的设计  42-45
    3.3.1 PWM的产生和DC/DC变换  42-43
    3.3.2 硬件设计  43-44
    3.3.3 软件设计  44-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章 一种显微物镜可调齐焦装置的实现  46-53
  4.1 显微物镜介绍  46
  4.2 显微镜齐焦的意义  46-47
  4.3 现有弹簧显微物镜齐焦方式及其缺点  47-49
    4.3.1 传统的弹簧物镜结构  47-48
    4.3.2 可调齐焦距离的显微镜弹簧物镜结构  48-49
  4.4 一种显微物镜可调齐焦装置的原理与实现  49-51
    4.4.1 结构原理  49-50
    4.4.2 结构功能的实现  50-51
  4.5 调节方法  51
  4.6 本章小结  51-53
第五章 虚拟光学装配的应用  53-65
  5.1 虚拟装配简介  53
  5.2 虚拟装配的内涵  53-54
  5.3 虚拟光学装配的提出与意义  54-55
    5.3.1 虚拟光学装配的提出  54
    5.3.2 虚拟光学装配的意义  54-55
  5.4 虚拟光学装配在金相显微镜辅助物镜设计中的应用  55-59
    5.4.1 辅助物镜及其意义  55-56
    5.4.2 镜片厚度超差对像面位置和分辨率的影响  56-58
    5.4.3 虚拟光学装配的具体应用  58-59
  5.5 虚拟光学装配在其它光学系统中的应用  59-64
    5.5.1 虚拟光学装配在像面位置有较高精度要求系统中的应用  59-61
    5.5.2 虚拟光学装配在严格对称光路系统中的应用  61-63
    5.5.3 虚拟光学装配在合理定制光学零件制造允差中的应用  63-64
  5.6 本章小结  64-65
第六章 总结与展望  65-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
作者在攻读硕士期间的主要研究成果  71-72
附录  72-76

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器 > 显微镜
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