1 华侨大学 机电及自动化学院，福建厦门3602
2 厦门理工学院 机械与汽车工程学院，福建厦门36104
3 华侨大学 制造工程研究院，福建厦门61021
4 福建省移动机械绿色智能驱动与传动重点实验室，福建厦门361021
针对静电纺丝射流直径小、速度快，不易检测的难题，提出一种带同轴激光辅助的静电纺丝射流检测方法。基于光波导传输原理，激光经由光纤传导到同轴针内针出口处与纺丝射流耦合，有效增强了射流与背景的对比度。结合图像处理技术，对比分析有激光辅助和无激光辅助的静电纺丝射流图像的演变规律，并在此基础上探索辅助激光的最佳功率。实验结果表明，同轴激光辅助有助于增强射流的可检测性，最适于射流检测的激光功率为4 mW；在射流稳定阶段，有光辅助下射流平均可视化长度为10.79 mm，无光辅助射流平均可视化长度为5.68 mm，有光辅助下射流可视化长度平均提升了89.81%；对于细小射流，有光辅助下射流平均可视化长度为5.36 mm，无光辅助射流平均可视化长度为3.33 mm，有光辅助下射流可视化长度平均提升了60.74%。因此，引入同轴激光能有效提高静电纺丝射流的可检测性，为微纳喷印的实时检测提供了一种新思路。
静电纺丝 同轴激光 激光辅助 射流检测 electrospinning coaxial laser laser assisted jet detection
1 华侨大学 制造工程研究院, 福建 厦门 361021
2 华侨大学 机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
3 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
针对彩色共焦距测量系统中测量范围和分辨率的调制问题, 采用色散和聚焦功能分离的思路设计了一款色散物镜, 其色散功能由纯球面折射透镜组成的色散管镜来实现, 聚焦功能则采用商业物镜实现。使用ZEMAX软件对色散管镜的结构、材料及像差进行了设计及优化, 仿真结果显示所设计的色散管镜在可见光范围内能获得优于230 mm的轴向线性色散, 实际加工的成品管镜的轴向线性色散范围可达160 mm。实验测量了色散管镜及它结合不同聚焦物镜后的色散特性。实验结果表明, 色散管镜结合不同聚焦能力的物镜能够具有高线性度的轴向色散区域; 结合4倍和10倍放大倍率的商用物镜, 分别获得了1 300 μm和225 μm的测量范围, 其轴向分辨率分别为2 μm和0.4 μm, 实现了测量范围和分辨率的调制。
表面形貌检测 彩色共聚焦 色散物镜 轴向色散 轴向分辨率 surface topography detection chromatic confocal dispersive objective axial dispersion axial resolution
1 华侨大学机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 华侨大学制造工程研究院, 福建 厦门 361021
为了测量被测物面的微观特征量及这些特征量间的关系, 提出基于数字微镜器件 (DMD)的跨尺度测量方法, 研究针对 DMD的控制方法及基于 DMD的测量策略, 在不对测量系统硬件做任何修改的前提下, 仅通过软件编程实现对 DMD结构光参数的改变, 理论上可实现从 0.1 μm到 1 mm的跨尺度测量。搭建了基于 DMD的跨尺度测量平台, 实验结果表明, 轴向测量精度与横向分辨力均可达到微米级, 可实现对表面微观结构的快速扫描。该方法可以较好地解决目前诸多表面形貌测量中存在的多尺度问题。
表面形貌测量 跨尺度测量 数字微镜器件 结构光 surface topography measurement multi-scale measurement digital micromirror device structured light
1 华侨大学 机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
2 上海理工大学 光学工程博士后流动站, 上海 200093
虽然采用并行共焦测量提升了共焦测量速度, 但系统中的传统光分束器件参数固化后难以适应不同的被测对象。本文利用数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)可产生柔性化结构光的特点, 将其作为光分束器件引入共焦测量装置以提升系统对被测对象的适应性。理论分析了DMD的空间调制方法, 搭建了DMD的共焦测量装置, 研究了DMD结构光参数对共焦测量轴向分辨率、横向分辨率以及图像对比度等指标的影响。实验表明, 在光学系统参数匹配的条件下, 结构光光点参数越小, 测量分辨率越高。同时, 利用DMD进行柔性化照明, 改善了因光点参数小造成的图像对比度下降的问题。得到的结果为研究基于DMD的跨尺度测量方法提供了研究基础。
共焦测量 分光器件 数字微镜器件 结构光 柔性化照明 confocal measurement optical divided device Digital Micromirror Device(DMD) structured light flexible illumination
1 华侨大学 机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
并行共焦测量技术的核心是将单点共焦测量变成多点同时扫描测量, 从而使共焦测量速度显著提高。本文介绍了共焦测量技术原理, 综述了用于并行共焦的并行光源技术, 分析了这些方法的优点和不足。结合作者近年来的研究成果, 重点阐述了基于微透镜阵列和数字微镜器件(DMD)产生并行光源的新方法。分析和研究了DMD的空间光调制机理, 最终建立了一种单光源双光路并行像散共焦测量系统。
共焦显微镜 并行光源 并行共焦测量 三维形貌术 微透镜阵列 数字微镜器件 confocal microscopy parallel light source parallel confocal measurement 3-D topography micro-lens array Digital Micro-lens Device(DMD)
