Opto-mechanical design of lens mounts

oz mekanik olarak monte edilen merceklerin optomekanik tasarımı ANIL, Devrim Yüksek Lisans, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Levent PARNAS Ortak Tez Yöneticisi: Dr. Haİidun EİLDİŞ Eylül 2000, 167 Sayfa Çalışmanın amacı, merceklerin yerlerine montaj tasarımını uygun bir şekilde yaparak kullanılan tutucuların sıkıştırılması sonucunda oluşan temas gerilmelerinin belirli bir sınırı aşmasına engel olmak ve bu gerilmelerin hesaplama metodlarını incelemektir. Bu amaca yönelik, merceklerin mekanik olarak monte edilmesi ile ilgili konuda çok sayıda literatür taranmıştır. Literatür taramasının ana başlıklarını, merceklerin mekanik olarak monte edilme tipleri, optomekanik tasarım adımlan ve analitik olarak merceklerin üzerinde oluşan gerilmelerin hesaplanma metodlan oluşturmaktadır. Mercek ve yaslandıkları temas yüzeyi arasındaki oluşan gerilmelerin hesaplanması için literatürde bulunan tek metod Hertz'in temas eden iki silindir fomülüdür. Bu çalışmada temas eden mercek ve yaslandığı yer geometrisi için sonlu eleman yönteminin kullanılması ve iki boyutlu eksenel simetrik sonlu eleman modelinin ANSYS 5.5. 3 sonlu eleman programı kullanılarak analiz edilmesi amaçlanmıştır. Mercek ve yaslandığı yer geometrisi ile temas eden iki silindir geometrisinin arasındaki farklılıklar, kuvvetlerin uygulanma biçimleri, analitik formülün elde edilişi sırasında yapılan birçok kabul analitik yöntemin sonlu eleman yöntemi kullanılarak kontrol edilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Sonlu eleman ağı, sınır şartlan ve temas elemanı oluşturmak konularıyla ilgili olarak gerekli deneyim elde edildikten sonra aşağıdaki parametrelerin kontak gerilimine etkileri incelenmiştir; 1) Merceğin yaslandığı yüzeydeki kontak yarıçapının değişimi, 2) Tutucuya uygulanan tork sonucu merceğe uygulanan yüklemenin değişimi 3) Mercek yüzey yarıçapının değişimi Tipik mercek ve yaslanma yüzeyi arasında oluşan kontak gerilmesinin hesaplanması için bu çalışmada hem analitik formül hem de sonlu elemanlar yönteminden yararlanılmış ve daha sonra sonlu eleman sonuçlan analitik yöntemin hassasiyetini kontrol etmek amacıyla kullanılmıştır. Çalışmanın sonuçlan uygulamanın gerektirdiği hassasiyette kontak bölgesinde oluşan gerilmelerin hangi yöntemle hesaplanabileceğinin seçilmesi fırsatını optomekanik tasanmcıya sağlamaktadır. Aynca, tutuculann sıkıştırılması sonucunda oluşan gerilmelerin hesaplanması için basit bir ölçüm tekniği olan interferometrik değerlendirme bir örnekle açıklanmıştır. Bu metod ile mercek yüzeyinde oluşan frinçler bir lazer ışını aracılığı ile mercek yüzeyi taranarak ölçülmektedir. Tarama işleminden sonra ölçülen değer basit bir formül kullanılarak gerilme değerine kolayca çevrilebilmektedir. Çalışma sonucunda son aşama olarak bir gece görüş cihazında kullanılan merceğin üzerinde oluşan gerilmeler interferometrik değerlendirme, sonlu eleman yöntemi ve analitik hesaplama yöntemi ile analiz edilmiştir. Uygulanan interferometrik ölçüm tekniği sonlu eleman yönteminin sonuçlarını doğrulamak amacı ile kullanılmıştır. Sonuç olarak, sonlu eleman yöntemi ile interferometrik ölçüm yöntemi çok yakın sonuçlar vermiş ve böylelikle sonlu eleman çözümünün doğruluğu interferometrik ölçüm metodu ile kanıtlanmıştır.