光机电一体化系统及应用2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

光机电一体化系统及应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1篇 概述3

第1章 光机电一体化技术概述3

1.1 光机电一体化的概念3

1.2 光机电一体化的特点4

1.2.1 多种技术系统的有机融合4

1.2.2 结构简化，使产品易于实现小型化、轻型化4

1.2.3 精度提高，功能增加4

1.2.4 高可靠性、高稳定性和高使用寿命4

1.2.5 智能化、柔性化程度高5

1.2.6 产品高新技术含量高5

1.3 光机电一体化的相关技术5

1.3.1 机械技术5

1.3.2 光学技术5

1.3.3 计算机与信息处理技术6

1.3.4 检测与传感技术6

1.3.5 自动控制技术6

1.3.6 伺服驱动技术6

1.3.7 系统集成技术6

1.4 光机电一体化技术的发展方向7

1.4.1 微型化7

1.4.2 智能化7

1.4.3 模块化7

1.4.4 数字化7

1.4.5 集成化7

1.4.6 网络化8

1.4.7 人性化8

1.4.8 带源化8

1.4.9 绿色化8

第2篇 相关共性技术与系统11

第2章 应用光学基础11

2.1 光学成像原理11

2.1.1 共轴理想光学系统11

2.1.2 理想光学系统的物像关系式15

2.1.3 光学系统的放大率18

2.1.4 理想光学系统的组合19

2.2 光学系统像差基本概念22

2.2.1 球差22

2.2.2 彗差24

2.2.3 像散与像场弯曲25

2.2.4 畸变27

2.2.5 色差29

2.3 光学系统中光束的限制30

2.3.1 概述30

2.3.2 孔径光阑、入瞳、出瞳31

2.3.3 视场光阑、入射窗、出射窗33

2.3.4 渐晕光阑、消杂光阑、光阑位置及安放原则35

2.3.5 平面上空间像的不清晰度、景深38

2.3.6 远心光学系统40

2.4 光度学基础与光能计算41

2.4.1 光源的辐射特性41

2.4.2 发光强度、光照度、光出射度和光亮度43

2.4.3 光源特性及光源选择47

2.4.4 光能计算50

第3章 典型光学系统及其设计54

3.1 光学设计概述54

3.1.1 光学系统、光学部件54

3.1.2 光学系统（部件）设计方法概述54

3.1.3 光学设计的科技进步与光学设计CAD56

3.2 光学系统像质评价58

3.2.1 几何像差公差——像差容限58

3.2.2 波像差、瑞利准则和中心亮斑所占能量60

3.2.3 点列图和能量集中度评价61

3.2.4 分辨率和星点检验62

3.2.5 光学传递函数64

3.3 望远物镜设计68

3.3.1 望远物镜光学特性与结构类型68

3.3.2 设计实例（1）：双胶合、双分离物镜设计69

3.4 显微物镜设计71

3.4.1 显微物镜光学特性与结构类型71

3.4.2 设计实例（2）：生物显微镜25×消色差物镜设计78

3.4.3 设计实例（3）：16×无限远像距长工作距离平场物镜的设计80

3.4.4 设计实例（4）：生物显微镜多功能光电质检仪远心物镜设计83

3.5 目镜设计87

3.5.1 目镜光学特性与结构类型87

3.5.2 设计实例（5）：用试验法设计的系列目镜89

3.5.3 显微电视CCD摄录接口的设计90

3.6 照相物镜设计92

3.6.1 照相物镜的光学特性和结构形式92

3.6.2 设计实例（6）：照相机标准镜头设计98

3.7 显微镜光学系统设计100

3.7.1 显微镜光学系统设计方法100

3.7.2 设计实例（7）：普通生物显微镜成像光学系统设计103

3.7.3 设计实例（8）：特种显微镜无限远像距光学系统设计109

第4章 精密机械系统及其设计114

4.1 概述114

4.1.1 精密机械在光机电一体化产品中的地位与作用114

4.1.2 光机电一体化产品对精密机械系统设计的基本要求114

4.2 机械传动115

4.2.1 同步带传动115

4.2.2 精密齿轮传动118

4.2.3 精密螺旋传动（Ⅰ）：滑动螺旋传动设计126

4.2.4 精密螺旋传动（Ⅱ）：滚珠丝杠副传动135

4.3 光学机械典型结构（Ⅰ）：精密轴系138

4.3.1 标准圆柱形轴系结构和特点138

4.3.2 圆锥形轴系140

4.3.3 运动学和半运动学式圆柱形轴系141

4.3.4 设计实例（9）：高精度轴系创新结构与配作工艺144

4.4 光学机械典型结构（Ⅱ）：光学零件与机械零件的联接147

4.4.1 概述147

4.4.2 圆形光学零件的固定147

4.4.3 非圆形光学零件的固紧153

4.5 光学机械典型结构（Ⅲ）：各种镜头的常用结构156

4.5.1 物镜的常用结构156

4.5.2 显微目镜的常用结构161

4.5.3 设计实例（10）：辊边法固定圆形光学零件的应用——显微物镜光机结构设计161

4.5.4 设计实例（11）：压圈法固定圆形光学零件的应用——目镜光机结构设计161

4.5.5 设计实例（12）：非圆光学零件固紧的应用——棱镜组光机结构设计164

第5章 光电传感与智能光电系统165

5.1 CCD与CMOS图像传感技术165

5.1.1 CCD图像传感器165

5.1.2 CCD图像测量技术168

5.1.3 设计实例（13）：基于CMOS的显微图像采集系统的设计172

5.1.4 CCD与CMOS图像传感技术的最新发展179

5.2 智能光电系统182

5.2.1 智能光电系统的构成与特点182

5.2.2 智能光电系统设计方法与要点184

5.3 设计实例（14）：智能光机电机器视觉图像采集系统设计186

5.3.1 机器视觉系统概述186

5.3.2 光电检测原理及光学系统初步设计186

5.3.3 光学系统特性及设计要点187

5.3.4 大视场高分辨率机器视觉摄录物镜的设计188

第6章 伺服控制系统及其设计193

6.1 机械系统控制193

6.1.1 控制系统及其组成193

6.1.2 控制系统的基本要求194

6.1.3 控制系统的类型195

6.2 伺服系统的基本要求和设计方法197

6.2.1 概述197

6.2.2 伺服系统的基本要求198

6.2.3 伺服系统设计方法199

6.3 开环伺服系统设计200

6.3.1 机械系统设计200

6.3.2 控制系统设计204

6.4 闭环伺服系统设计205

6.4.1 闭环伺服系统的构成205

6.4.2 闭环伺服系统设计206

6.5 设计实例（15）：步进电机细分技术在高倍显微物镜自动调焦中的应用208

6.5.1 自动显微镜调焦原理208

6.5.2 步进电机细分原理与实现209

6.6 设计实例（16）：自动倒置显微镜伺服控制系统的研制212

6.6.1 系统的组成及工作原理212

6.6.2 伺服控制系统的硬件设计213

6.6.3 伺服系统的软件设计213

6.6.4 自动调焦系统215

6.6.5 显微工作台重复精度的测量216

第3篇 应用219

第7章 光机电一体化产品设计219

7.1 光机电一体化产品设计方法219

7.1.1 概述219

7.1.2 产品设计方案的评价与分析方法220

7.2 光电精密仪器的总体设计222

7.2.1 设计任务与信号转换222

7.2.2 精度分析和精度设计225

7.2.3 总体参数的确定方法231

7.2.4 总体设计举例231

第8章 现代制造业装备与光电仪器产品设计案例233

8.1 案例（Ⅰ）：LF—100型多束激光热轧带钢板形测量仪233

8.1.1 技术内容233

8.1.2 测量原理234

8.2 案例（Ⅱ）：半自动生化分析仪235

8.2.1 引言235

8.2.2 生化分析仪基本工作原理236

8.2.3 生化分析仪光学系统的分光比色方法236

8.2.4 生化分析仪光学系统的设计237

8.3 案例（Ⅲ）：油污染度光电检测仪242

8.3.1 引言242

8.3.2 系统总体设计242

8.3.3 光学系统的选择与设计243

8.3.4 图像处理243

8.4 案例（Ⅳ）：LED阵列光电检测仪245

8.4.1 引言245

8.4.2 系统的检测原理245

8.4.3 光学系统关键零部件的设计246

8.4.4 结语248

8.5 案例（Ⅴ）：硬度微压痕显微图像光电检测装置的设计与实现248

8.5.1 概述248

8.5.2 维氏硬度光电检测关键技术248

8.5.3 设计实例：锚夹片硬度光电检测光学系统250

8.5.4 图像处理253

8.6 案例（Ⅵ）：新型金相显微镜系列产品的研发253

8.6.1 金相显微镜的现代化与现代金相显微术概述253

8.6.2 JX—4型自动正置金相显微镜254

8.6.3 自动显微系统多媒体互动实验教学平台255

8.6.4 金相显微光电检测原理256

参考文献259