光机电系统整合概论.DOCVIP

光機電系統整合概論 國家實驗研究院 儀器科技研究中心出版 ■ 內容簡介隨著科技發展，單一領域的專業知識與技能已不敷需求，因此跨領域的工程技術發展，逐漸成為必然的趨勢。本書結合光電、機械、電子等學問之專業知識與技術的整合，開創更寬闊的學識涵養。本書第一章介紹系統概論，談到光機電技術的歷史、技術、應用及產業。第二 章介紹光學，談到其基本原理、元件製作、基礎量測。第三章介紹光電轉換與整合。第四章介紹機電整合。第五章介紹光機整合。第六章談到系統整合設計與模擬。第七章介紹系統組裝及檢測。第八章介紹實例。第九章介紹遠景與未來展望。是一本適合光機電相關人員及有興趣人員閱讀使用。第一章 系統概論 1.1 光機電技術的歴史回顧 1.2 光機電系統之技術範疇 1.3 光機電系統應用與產業 1.4 結論 ⊙參考文獻 第二章 光學 2.1 光學基本原理 2.1.1 幾何光學基本定律與光線追跡 2.1.2 光學像差理論 2.1.3 干涉 2.1.4 繞射 2.1.5 光的偏振 2.2 光學元件製作 2.2.1 傳統光學元件製造技術 2.2.2 塑膠射出成型 2.2.3 精密玻璃模造技術 2.2.4 超精密加工技術 2.2.5 微光學元件製作 2.3 光學基礎量測 2.3.1 光學元件規格 2.3.2 量測原理與基礎檢測 2.3.3 非球面鏡外形檢測 ⊙參考文獻 第三章 光電轉換與整合 3.1 光電轉換基本技術 3.1.1 雷射與光源 3.1.2 光電二極體檢測器之選取 3.1.3 光電前置放大訊號處理技術(低頻與高頻) 3.1.4 雷射光量自動技制 3.1.5 類比訊號與數位訊號品質評估 3.2 二維成像訊號處理 3.2.1 CCD及CMOS感測器 3.2.2 A/D轉換處理 3.2.3 時脈電路處理 3.2.4 數位訊號處理 3.3 介面處理技術 3.3.1 IEEE 1394 3.3.2 USB 3.3.3 LabWindows/CVI 3.3.4 LabVIEW 3.4 影像處理技術 3.4.1 影像格式轉換 3.4.2 影像增強 3.4.3 影像壓縮 ⊙參考文獻 第四章 機電整合 4.1 概述 4.2 壓電定位平台 4.2.1 壓電平台之機構 4.2.2 壓電驅動原理 4.2.3 壓電平台精密控制 4.3 數位攝影機的機電系統 4.3.1 自動對焦系統 4.3.2 音圈馬達 4.3.3 對焦致動器的控制 4.3.4音圈馬達的控制 4.3.5步進馬達的控制 ⊙參考文獻 第五章 光機整合 5.1 光機設計 5.1.1 設計程序 5.1.2 環境影響與環境試驗 5.1.3 常用材料 (1)光學玻璃 常用光源及光波代號 Schott光學玻璃產品型號圖 Hoya光學玻璃產品型號圖 Schott BK7光學玻璃特性 代表品質高低之指標 ①折射率公差 ②均勻性 ③雙折射 ④條紋 ⑤氣泡 (2)Pyrex玻璃 Pyrex玻璃折射率 (3)光學塑料 (4)光學晶體與人造石英 常用光學晶體特性 5.2 光學元件固緊技術實務 5.2.1 運動學設計 考量的要點 (1)夾持機構的拘束度等於6減去其相對運動自由度。 (2)剛體間之接觸一般假設為點接觸，拘束度等於接觸點數。 (3)應用球面、平面、柱面及V形槽以實現零組件間之點接觸拘束。 (4)由於點接觸往往只能同一方向施以拘束力量，為了使鄰接零件保持接觸，可利用重力或彈簧提供反向作用力量，使鄰接二零組件保持接觸。 (5)若點接觸應力過大時，可採半運動學設計將接觸點擴大為小面積接觸、以降低接觸應力。 (6)若元件或是基座重量大，小面積接觸仍無法支承者，可採用多點支承機構之運動學設計或是撓性接頭之機構支承設計。 大尺寸反射鏡鏡座(三個點接觸＋V形槽接觸) 孔－槽－面之零自由度運動學設計 可微調旋轉方位之鏡座設計 5.2.2 單片透鏡固緊設計 透鏡固緊方法 透鏡固緊接觸型式 利用倒角以及平面與透鏡固緊接觸型式 良好的光機元件精度與正確的接觸可修正透鏡光軸 光機元件加工精度不佳所造成的組裝誤差 利用彈性材料膠合固緊透鏡 5.2.3 多片透鏡固緊設計 軸向定位相關尺寸 鏡筒熱變形補償之設計 5.2.4 反射鏡與稜鏡固緊設計 (1)半運動學固緊設計 稜鏡之半運動學固緊設計 (a)Porro稜鏡之固緊 (b) 直角稜鏡之固緊 反射鏡之半運動學固緊設計 使用彈性夾與襯墊固緊反射鏡 (2)非運動學之機夾持 (3)膠合 稜鏡膠合 (4)撓性夾持 以撓性結構夾持反射鏡 儀器科學研究中心所設計之光學遙測系統 金屬材質反射鏡固緊 5.2.5 結語 實際從事設計時，仍得依個案選擇最適合的固緊方式。 多數的光學系統係由數個鏡組所構成，所使用光學元件常是折射與反射元件兼具，因此其固緊設計通常不限一種方式。 5.3 變焦機構設計 5.3.1