博碩士論文 101327018 詳細資訊




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姓名 龍怡璇(I-Hsuan Lung)  查詢紙本館藏   畢業系所 光機電工程研究所
論文名稱 一種應用於大面積二維投影檢測系統的光源模組設計與驗證
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摘要(中) 本論文主要在設計一種可以應用於大面積範圍的投影式二維尺寸測量系統的光源模組,並實際組裝與量測驗證。一個高精度的二維投影檢測系統的光源一般必須具有良好的照明均勻度與準直性,如果照明不均勻或光線的準直度差,將會影響後續的影像辨識精度;另外工作面積越大,表示能夠量測之待測物尺寸越大,意謂具有更大應用範圍。因此本研究針對此需求,考慮兩種類型的光源不同特性的光源:發散型白光LED光源和方向型雷射光源,研究在大工作面積範圍內具有高準直度、高均勻度的光源模組設計技術。設計開發目標為:應用之工作面積在光源模組後距離100mm到300mm之間區域面積70mm×70mm內,達光束發散角度的半高寬 2.00度,照度均勻度70.0%。
當使用白光LED做為光源時,模擬結果為發光強度半高寬1.23度、照度均勻度78.8%;實作量測結果為發光強度半高寬0.77度、照度均勻度78.1%。當使用綠光雷射時,必須考慮擴束技術,本論文使用雙柱狀透鏡陣列方式進行光源擴束,模擬結果為發光強度半高寬0.39度、照度均勻度71.0%;實測結果為發光強度半高寬0.28度、照度均勻度 69.6%。根據結果顯示本研究成功建立一種可以應用於大面積範圍的投影式二維尺寸測量系統光源模組設計技術。
摘要(英) In this thesis, the optical module of 2D image measurement system with high light collimation, high illumination uniformity, and large illuminate area is designed and verified. For two kinds of light sources: light-emitting diode (LED) and LASER, the research targets are taken as: the operating range in the distance 100mm~300mm , operating area 70mm×70mm , half of the full-width half-maximum (FWHM) angle  2.00, and the illumination uniformity70.0%.
For the case of LED light source, the results of simulation and experiment are full-width half-maximum (FWHM) angle 1.23°、illumination uniformity 78.8% and full-width half-maximum (FWHM) angle  0.77°、illumination uniformity 78.1%. For the case of LASER light source, the result of simulation is full-width half-maximum (FWHM) angle  0.39°、illumination uniformity 71.0% ,while the result of experiment is full-width half-maximum angle (FWHM)  0.28°、illumination uniformity  69.6% when the operating range in the distance 100mm~300mm is 70mm×70mm, respectively. In sum, it can be realized that the result achieves the expected design.
關鍵字(中) ★ 二維尺寸測量系統
★ 平行光光源模組
★ 柱狀透鏡陣列
★ 照度均勻度
關鍵字(英) ★ 2D optical measuring system
★ collimation
★ uniformity
★ large area
論文目次 摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 、緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究動機與目的 3
1-3 研究方法與流程 4
1-4 文獻回顧 5
1-5 章節概要 8
第二章、光學理論 9
2-1 幾何光學基本理論 9
2-2成像光學理論 10
2-2-1理想光學系統 10
2-2-2光線追跡 11
2-2-3像差理論 12
2-3光度量學 16
2-3-1光通量 16
2-3-2立體角 16
2-3-3發光強度 17
2-3-4配光曲線 17
2-3-5照度 17
2-3-6輝度 18
第三章、準直光學透鏡設計與軟體分析 19
3-1設計目標及流程 19
3-2 準直設計類型 19
3-3設計規劃 20
3-4準直透鏡設計 21
3-4-1基本架構 21
3-4-2初階設計 22
3-4-3光學軟體優化 26
3-4-4實作準直透鏡組合設計 28
3-5光學軟體模擬不同光源之準直結果 31
3-5-1使用LED光源準直結果 31
3-5-2雷射光源均光設計與使用雷射光源準直結果 35
第四章、實作驗證與討論 41
4-1準直透鏡組裝 41
4-1-1透鏡支架 41
4-1-2組合架設 44
4-2 量測流程規劃 45
4-2-1準直度量測流程 45
4-2-2均勻度量測流程 46
4-3實作量測結果 49
4-3-1 組裝鏡組之驗證 49
4-3-2 使用LED光源實作結果 52
4-3-3 使用綠光雷射光源實作結果 54
4-4 結果與討論 57
4-4-1量測誤差分析 57
4-4-2 使用LED光源結果比較分析與討論 58
4-4-3使用綠光雷射光源結果比較分析與討論 60
4-4-4實作整體結果討論 62
第五章 、結論 63
參考文獻 65
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[22] 舒霖有限公司(Soon-Link) Wab. http://www.soon-link.com.tw/index.html

[23] 訊技科技股份有限公司, “ZEMAX光學設計程式使用手冊”, 2003
指導教授 陳奇夆 審核日期 2014-8-14
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