專利名稱：球冠形柵網參數測量方法及測量儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量儀器、光學測量儀器行波管作為一種功率元件，在雷達導航設備中得到了廣泛的應用，例如在雷達中作為掃描系統(tǒng)的信號源等。
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量。無截獲柵為球冠形柵網，在制造過程中需要對其絲寬、曲率半徑等參數進行嚴格監(jiān)控，以保證每個柵網之間具有良好的互換性;在行波管安裝過程中，要保證配合柵網之間的對準精度，并使批量生產中柵網之間間距一致，以保證被加速的電子運動軌跡。
目前國內用于檢測無截獲柵各參數的專用儀器尚屬空白，只能采用工具顯微鏡進行目視測量、測量精度低、勞動強度大。尤其是雙(多)柵網之間的距離，因柵網重疊安置(見圖1)所以只能用在兩個柵網之間填塞墊塊的方法間接測量，其精度很差。
本發(fā)明的目的是提供一種測量球冠形柵網及其安裝之間參數的光學測量方法及測量儀，尤其是測量雙(多)柵網之間的間距的光學測量方法及測量儀。
本發(fā)明的內容是采用光學物鏡對雙(多)柵網多次調焦，記錄每次成象清晰后的物鏡位置數值，兩個位置數值之差即為該兩個柵網之間的間距。其具體過程如下將二個(多個)柵網裝配后安放在工作臺上，用反射光源照射柵網，在柵網上端由物鏡接收反射光，調整物鏡焦距使第一柵網聚焦清晰，用光柵測量系統(tǒng)記錄物鏡的位置數值。然后再調整物鏡焦距，使第二柵網聚焦清晰，再記錄物鏡的位置數置。二個物鏡位置數值之差即為二個柵網之間的距離。如有多個柵網則依次調整物鏡焦距，即可得出各柵網之間的間距。
說明附圖如下圖1為球冠形柵網示意2為本發(fā)明球冠形柵網參數測量過程框3為本發(fā)明球冠形柵網參數測量儀結構示意4為本發(fā)明球冠形柵網參數測量儀光學系統(tǒng)原理5為測量柵網間距的程序框6為調焦程序框圖結合
本發(fā)明球冠形柵網參數測量儀的結構及測量過程如下柵網(見圖1，2)(1，2)放在可作X-Y向移動的精密工作臺上，物鏡組通過反射照明接收柵網(1，2)的反射光后成象，由CCD攝象機攝取柵網(1)的圖象后經光電轉換后送入圖象幀存器。由步進電機帶動聚焦機構使物鏡作Z向運動調整物鏡焦距，同時計算機自動判斷圖象的清晰度，到圖象清晰后即仃止調整物鏡焦距，此時通過光柵測量系統(tǒng)讀得物鏡的位置讀數Z1。然后調整物鏡焦距使柵網(2)成象，同前述過程，由計算機自動控制聚焦系統(tǒng)動作，使圖象清晰，再讀出此時物鏡的位置數值Z2，Z1-Z2即為柵網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參數測量儀。該柵網參數測量儀由精密機械系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、步進電機及其驅動系統(tǒng)、光柵定位測量系統(tǒng)、信號獲取及處理系統(tǒng)五部分組成。精密機械系統(tǒng)由X-Y方向精密工作臺和Z向粗動、微動工作臺組成。光學系統(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。步進電機及其驅動系統(tǒng)由步進電機驅動電路及接口組成。驅動電路由計算機控制。光柵定位測量系統(tǒng)由光柵讀數頭、光柵數顯儀及計算機接口電路組成。在X、Y、Z三個方向都配有光柵測量系統(tǒng)。信號獲取及處理系統(tǒng)由CCD攝象機、圖象采集卡、計算機、監(jiān)視器及打印機組成。上述五個部分除計算機、監(jiān)視器、打印機及光柵數顯儀單獨放置外，其余部分都集中安裝在柵網參數測量儀的主機上。敘述本柵網參數測量儀主機結構如下(見圖3)本柵網參數測量儀主機在機座(3)上設置X向移動平臺(4)及Y向移動平臺(5)，在X向移動平臺(4)上設置載物臺(6)，載物臺(6)上可安放被測柵網(7)，在Y向移動平臺(5)上設置Z向立柱(8)，在Z向立柱(8)上設置Z向粗動工作臺(9)，在Z向粗動工作臺(9)上安裝Z向微動工作臺(10)，在Z向微動工作臺(10)上安裝光學系統(tǒng)(11)及攝象機(12)，在Z向粗動工作臺(9)上設置步進電機(13)以驅動Z向微動平臺(10)作微調運動。X向移動平臺(4)及Y向移動平臺(5)由手動調整機構(14)，(15)來驅動。在X向移動平臺(4)上裝有X向光柵測量系統(tǒng)(16)，Y向移動平臺(5)上裝有Y向光柵測量系統(tǒng)(17)，Z向微動工作臺(10)上裝有Z向光柵測量系統(tǒng)(18)。
本柵網參數測量儀的光學系統(tǒng)原理圖如圖4，結合圖4說明測量過程如下放置在X-Y精密工作臺(19)上的被測件(20)經透射照明系統(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)出的光經過透鏡(24)、光柵(25)、反射鏡(26)、透鏡(27)射向被測件(20)。(兩種照明系統(tǒng)按被測參數不同分別選用)。透過被測件或被測件反射的光線經過顯微物鏡(29)和補償鏡，析光鏡(30)后分成兩路，一路成象于分劃板(31)上，經目鏡(32)供觀察用，另一路成像于CCD攝象機(33)的靶面上。被放大的圖形光學信號經攝象機轉換成具有不同灰度的視頻信號，由圖象采集卡采集整幅圖象送入計算機內的緩沖區(qū)內。柵網的各種參數可以通過不同軟件通過計算機處理來獲得，并在監(jiān)視器上顯示和打印輸出。
采用本發(fā)明柵網參數測量儀可以用非接觸式測得球冠形柵網參數及柵網之間的間距，測量精度高，可以提高行波管的性能。
權利要求
1.一種球冠形柵網參數測量方法，其特征是測量柵網間距時采用光學物鏡對雙(多)柵網多次調焦，記錄每次成象清晰后的物鏡位置數值，兩個位置數值之差即為該兩個柵網之間的間距。
2.一種球冠形柵網參數測量儀，其特征是由精密機械系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、步進電機及其驅動系統(tǒng)、光柵定位測量系統(tǒng)、信號取獲及處理系統(tǒng)組成，所說的精密機械系統(tǒng)由X-Y方向精密工作臺和Z向粗動、微動工作臺組成，所說的光學系統(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，所說的步進電機及其驅動系統(tǒng)由步進電機、驅動電路及其接口組成，所說的光柵定位測量系統(tǒng)由光柵讀數頭，光柵數顯儀及計算機接口電路組成，所說的信號獲取及處理系統(tǒng)由CCD攝象機、圖象采集卡、計算機、監(jiān)視器及打印機組成，上述五個部分除計算機、監(jiān)視器、打印機、光柵數顯儀單獨放置外，其余部分都集中安裝在柵網參數測量儀的主機上，所說的柵網參數測量儀的主機在機座上設置X向移動平臺及Y向移動平臺，在X向移動平臺上設置載物臺，在Y向移動平臺上設置Z向立柱，在Z向立柱上設置Z向移動工作臺，在Z向移動工作臺上安裝光學系統(tǒng)及攝象機，在Z向移動工作臺上設置步進電機，在X向移動平臺和Y向移動平臺上有手動調整機構，在X向移動平臺，Y向移動平臺和Z向移動工作臺上各裝光柵測量系統(tǒng)。
全文摘要
一種球冠形柵網參數測量方法及測量儀，屬光學測量儀器，該測量方法可測量球冠形柵網的參數及網間距離，采用光學物鏡對雙(多)柵網多次調焦，記錄每次成象清晰后的物鏡位置數值，兩個位置數值之差即為該兩個柵網之間的間距。本柵網參數測量儀由精密機械系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、步進電機及其驅動系統(tǒng)、光柵定位測量系統(tǒng)、信號獲取系統(tǒng)五部分組成。通過計算機軟件處理可以自動調焦并打印輸出測得的柵網參數值，本柵網參數測量儀測得的精度高，可以提高行波管的性能。
文檔編號G01B11/02GK1080394SQ9310507
公開日1994年1月5日 申請日期1993年5月20日 優(yōu)先權日1993年5月20日
發(fā)明者李慶祥, 薛實福, 李志 , 徐敏嫻, 于水 申請人:清華大學