光学学报, 2020, 40 (9): 0912001, 网络出版: 2020-05-06  

行波管螺旋线的光学检测方法 下载: 971次

Optical Measurement Method for a Traveling Wave Tube Helix
作者单位
中国科学院空天信息创新研究院, 北京 101407
图 & 表

图 1. 行波管螺旋线的基本情况。(a)螺旋线外形;(b)螺距分布

Fig. 1. Basic information of TWT helix. (a) Helix's outline; (b) distribution of pitch

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图 2. 螺旋线的传统摆放

Fig. 2. Traditional placement of helix

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图 3. 起始位置变螺距

Fig. 3. Variable pitch at start position

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图 4. 点测量算法的螺距的测量误差。(a)测量方向与螺旋线轴向不平行;(b)误差来源示意图

Fig. 4. Measurement error of pitch based on point measurement algorithm. (a) Measurement direction deviates from helix axial direction; (b) schematic of error source

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图 5. 外径带锥角的螺旋线的摆放高度变化(非比例模型)

Fig. 5. Change of placement height of helix with cone angle in outer diameter (not scaled)

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图 6. 螺距边界被遮挡

Fig. 6. Pitch boundary was hidden from view

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图 7.

螺旋线摆放与调整装置。(a)等轴侧视图;(b)俯视图;(c)剖视图A-A;(d)局部放大视图B;(e)螺旋线被支撑位置与角度

Fig. 7.

Device of placement and adjustment of helix. (a) Isometric view; (b) top view; (c) section view of A-A; (d) partial enlarge view of B; (e) supported position and angle of helix

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图 8. 在摆放装置上建立工件坐标系。(a)俯视图;(b)左视图

Fig. 8. Workpiece coordinate system on the placement device. (a) Top view; (b) left view

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图 9. 线取景器自动滤波效果图。(a)毛刺示意图;(b)有效滤波;(c)滤波失效

Fig. 9. Automatic filtering effect based on linear viewfinder. (a) Schematic diagram of burr; (b) effective filtering; (c) invalid filtering

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图 10. 螺带边界不平行导致的交点距离误差

Fig. 10. Error of distance between intersection points caused by unparallel boundary of helix strip

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图 11. 螺距测量结果的重复性

Fig. 11. Repeatability of pitch measurement results

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图 12. 外径测量垫块

Fig. 12. Outer diameter measurement block

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图 13. 螺旋线外径测量光路图

Fig. 13. Schematic of outer diameter measurement

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图 14. 内径测量装置

Fig. 14. Inner diameter measuring device

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图 15. 内径自动寻边效果。(a)优化前;(b)优化后

Fig. 15. Automatical search results for the edge of inner diameter. (a) Before optimization; (b) after optimization

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图 16. 螺旋线外表面扫描云图。(a)光学显微镜成像;(b)激光共聚焦显微镜成像

Fig. 16. Scanning cloud chart of helix's outer surface. (a) Optical microscope imaging; (b) laser confocal microscope imaging

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表 1各策略消耗的时间对比

Table1. Comparison of time consumed by each strategy

Measurement strategyProgramming time t1 /minRunning time t2 /minReport-writing time t3 /minTotal time t /min
Manual measuring030131
Segmented programming354.50.139.6
Segmented array programming+point measurement552.512.5

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表 2粗糙度测量结果

Table2. Roughness measurement results

Sample statusMeasurement equipmentTesting result 1Testing result 2Testing result 3Average
Flatten stripHommel T8000SCRa=0.455Ra=0.468Ra=0.4590.460
Flatten stripOLYMPUS OLS5000Sa=0.449Sa=0.459Sa=0.4380.448
HelixOLYMPUS OLS5000Sa=0.471Sa=0.459Sa=0.4660.465
Helix after grindingOLYMPUS OLS5000Sa=0.186Sa=0.175Sa=0.1580.173

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王建, 李飞, 方有维. 行波管螺旋线的光学检测方法[J]. 光学学报, 2020, 40(9): 0912001. Jian Wang, Fei Li, Youwei Fang. Optical Measurement Method for a Traveling Wave Tube Helix[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(9): 0912001.

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