位移測量.光學模塊和光電轉換電路圖的繪制和
本方案順利完成了位移測量、光學模塊組建和光電轉換電路圖的繪制和PCB的制作，程序也編譯無誤。以下提供光學模塊（圖4.1）和（圖4.2）光電轉換電路板的實物照片的展示。
圖4.1 光學模塊
圖4.2光電轉換電路板
在完成整個方案的過程中，基本上分為三步走：第一步，激光器發射出激光通過激光鏡頭和準直鏡后將激光準直為平行光束，之后平行光束通過半透半反棱鏡、
波片、物鏡后將激光聚焦到反射鏡平面，然后反射鏡將激光放射，激光按相同光路放回至半透半反棱鏡，由于棱鏡作用將光路轉折90°角，最后激光通過雙柱面鏡后到達QP50-6-TO8四象限光電探測器感光區。第二步，QP50-6-TO8四象限光電探測器受激光光束激發產生電流信號輸出至光電轉換電路，電流信號經過光電轉換電路后輸出離焦電壓信號。第三步，通過KL25Z128LV飛思卡爾板的AD引腳對離焦電壓信號進行采樣并通過程序計算得出相應的離焦電壓信號值，然后通過逐次比較的方式判斷離焦電壓信號值所屬值域并進行離焦量求取，最后將離焦量通過LED數碼管進行顯示輸出。
以上三步都可以實現，且整合在一起也能夠相互銜接，但是也存在一些問題。例如光學模塊中的透鏡無法做到徹底的防塵工作；光電轉換電路板的輸出存在噪聲印象；KL25Z128LV飛思卡爾板與光電轉換電路板直接引線直接存在感應電動勢，影響AD數據采集的精確度等問題都需要考慮和解決。
雖然本方案現階段只是一個實驗品，且系統各部件都是組裝而成。但是一點都不影響他的發展前景。在之后的過程中，可以通過CAD將光學模塊設計成一個可調節的透鏡套筒，實現各部件自由組裝拆卸且對透鏡起到防塵作用；可以對光電轉換電路進行優化，通過增加濾波電路及其他環節實現電路輸出優化，減小誤差；可以在光電轉換電路的基礎之上加入AD采樣功能和顯示功能，提高集成化；可以增加串口輸出功能，將測量結果傳送至計算機，通過軟件技術實現平面平整度測量及3D圖像顯示。
由于前期設計所得的離焦量線性變化趨勢僅能作為設計之初參考，實際離焦量變化趨勢與理想設計的離焦量變化趨勢相近，但有局部變化且具體值不同。因此需要對離焦量與離焦信號進行逐部測量并通過程序設計進行標定。
具體測量結果如下所示：
|
刻度值(mm) |
測量值（V） |
平均值（V） |
|
2 |
4.8311 |
4.7923 |
4.8194 |
4.8517 |
4.8436 |
4.8411 |
4.82962 |
|
1.9 |
4.7645 |
4.7324 |
4.7231 |
4.7498 |
4.9341 |
4.7823 |
4.78434 |
|
1.8 |
4.6314 |
4.6026 |
4.62739 |
4.6549 |
4.5518 |
4.601 |
4.607538 |
|
1.7 |
4.5434 |
4.2498 |
4.513 |
4.51739 |
4.4827 |
4.4398 |
4.440538 |
|
1.6 |
4.4849 |
4.3877 |
4.4373 |
4.4144 |
4.4231 |
4.4123 |
4.41496 |
|
1.5 |
4.32 |
4.3368 |
4.2949 |
4.3456 |
4.2857 |
4.3123 |
4.31506 |
|
1.4 |
4.2278 |
4.3112 |
4.291 |
4.1559 |
4.1862 |
4.2389 |
4.23664 |
|
1.3 |
4.2007 |
4.1958 |
4.186 |
4.164 |
4.1818 |
4.1845 |
4.18242 |
|
1.2 |
4.1301 |
4.0286 |
4.0841 |
4.0307 |
4.0601 |
4.0038 |
4.04146 |
|
1.1 |
3.9484 |
3.9638 |
4.005 |
3.991 |
4.0598 |
4.0001 |
4.00394 |
|
1 |
4.007 |
4.009 |
3.9982 |
4.0605 |
3.9433 |
3.9978 |
4.00176 |
|
0.9 |
4.05 |
3.9688 |
3.93506 |
3.9645 |
3.95 |
3.9667 |
3.957012 |
|
0.8 |
3.8899 |
3.8911 |
3.8642 |
3.98 |
3.9094 |
3.9457 |
3.913383333 |
|
0.7 |
3.76419 |
3.819 |
3.8334 |
3.742 |
3.8789 |
3.7325 |
3.794998333 |
|
0.6 |
3.6258 |
3.652 |
3.61101 |
3.6086 |
3.6576 |
3.632 |
3.631168333 |
|
0.5 |
3.5088 |
3.5172 |
3.5764 |
3.5592 |
3.5746 |
3.5422 |
3.5464 |
|
0.4 |
3.3836 |
3.351 |
3.3826 |
3.2781 |
3.3921 |
3.3281 |
3.352583333 |
|
0.3 |
3.233 |
3.1786 |
3.276 |
3.3008 |
3.2474 |
3.2268 |
3.243766667 |
|
0.2 |
3.1794 |
3.218 |
3.1904 |
3.1778 |
3.2382 |
3.2124 |
3.2027 |
|
0.1 |
3.2102 |
3.2185 |
3.1714 |
3.173 |
3.2346 |
3.1466 |
3.192383333 |
|
0 |
3.111 |
3.1667 |
3.1458 |
3.1786 |
3.115 |
3.0159 |
3.122166667 |
|
-0.1 |
2.9373 |
2.8113 |
2.928 |
2.9148 |
2.9615 |
2.9365 |
2.9149 |
|
-0.2 |
2.8977 |
2.8223 |
2.80839 |
2.7995 |
2.8402 |
2.9105 |
2.846431667 |
|
-0.3 |
2.5942 |
2.7302 |
2.6561 |
2.5825 |
2.6149 |
2.6103 |
2.631366667 |
|
-0.4 |
2.4584 |
2.5342 |
2.5282 |
2.5649 |
2.4386 |
2.5268 |
2.508516667 |
|
-0.5 |
2.309 |
2.3327 |
2.3212 |
2.2879 |
2.3201 |
2.2746 |
2.307583333 |
|
-0.6 |
2.1369 |
2.1694 |
2.0891 |
2.1022 |
2.1124 |
2.1055 |
2.11925 |
|
-0.7 |
1.9243 |
1.8575 |
1.9681 |
1.9919 |
1.95004 |
1.95 |
1.940306667 |
|
-0.8 |
1.81706 |
1.7048 |
1.8109 |
1.8295 |
1.7152 |
1.8177 |
1.782526667 |
|
-0.9 |
1.789 |
1.6884 |
1.7573 |
1.7892 |
1.6702 |
1.7208 |
1.735816667 |
|
-1 |
1.6607 |
1.5131 |
1.6774 |
1.6721 |
1.6657 |
1.6141 |
1.63385 |
|
-1.1 |
1.5858 |
1.4419 |
1.6103 |
1.5377 |
1.6002 |
1.6162 |
1.56535 |
|
-1.2 |
1.4657 |
1.3753 |
1.3976 |
1.4716 |
1.4931 |
1.4195 |
1.437133333 |
|
-1.3 |
1.2951 |
1.2242 |
1.3474 |
1.3474 |
1.3076 |
1.4442 |
1.32765 |
|
-1.4 |
1.1733 |
1.0229 |
1.2411 |
1.2362 |
1.2506 |
1.191 |
1.18585 |
|
-1.5 |
0.9548 |
0.8947 |
1.0626 |
1.01801 |
1.1129 |
1.0335 |
1.012751667 |
|
-1.6 |
0.8205 |
0.8104 |
0.8495 |
0.8101 |
0.8496 |
0.8563 |
0.832733333 |
|
-1.7 |
0.7328 |
0.7491 |
0.8104 |
0.7829 |
0.7489 |
0.7318 |
0.759316667 |
|
-1.8 |
0.6822 |
0.6933 |
0.70446 |
0.6986 |
0.6595 |
0.6428 |
0.680143333 |
|
-1.9 |
0.4531 |
0.3797 |
0.4415 |
0.4416 |
0.4696 |
0.3683 |
0.425633333 |
|
-2 |
0.313 |
0.3354 |
0.3577 |
0.3801 |
0.3298 |
0.324 |
0.34 |
將計算所得的離焦信號值逐次進行if判斷，判斷得出離焦信號所在區。然后對于離焦信號進行換算得出離焦量。
if(FES-4.8<0.06 && FES-4.8>-0.1)//-20//
{
dis=2;
}
if(4.74078<FES && FES<4.82762)//-20--19//
{
dis=(FES-4.74078)*100/(4.82762-4.74078);
dis=(1900+dis)/1000;
}
if(4.613618<FES && FES<4.74078)//-19--18
{
dis=(FES-4.613618)*100/(4.74078-4.613618);
dis=(1800+dis)/1000;
}
if(4.497258<FES && FES<4.613618)//-18--17
{
dis=(FES-4.497258)*100/(4.613618-4.497258);
dis=(1700+dis)/1000;
}
if(4.42948<FES && FES<4.497258)//-17--16
{
dis=(FES-4.42948)*100/(4.497258-4.42948);
dis=(1600+dis)/1000;
}
if(4.3166<FES && FES<4.42948)//-16--15
{
dis=(FES-4.3166)*100/(4.42948-4.3166);
dis=(1500+dis)/1000;
}
if(4.22842<FES && FES<4.3166)//-15--16
{
dis=(FES-4.22842)*100/(4.3166-4.22842);
dis=(1400+dis)/1000;
}
if(4.18566<FES && FES<4.22842)//-14--15
{
dis=(FES-4.18566)*100/(4.22842-4.18566);
dis=(1300+dis)/1000;
}
if(4.05621<FES && FES<4.18566)//-13--14
{
dis=(FES-4.05621)*100/(4.18566-4.05621);
dis=(1200+dis)/1000;
}
if(3.9936<FES && FES<4.05621)//-12--13
{
dis=(FES-3.9936)*100/(4.05621-3.9936);
dis=(1100+dis)/1000;
}
if(4.0036>FES && FES>3.9936)//-11--12
{
dis=(FES-3.9936)*100/(4.0036-3.9936);
dis=(1000+dis)/1000;
}
if(3.95929<FES && FES<4.0036)//-10--11//
{
dis=(FES-3.95929)*100/(4.0036-3.95929);
dis=(900+dis)/1000;
}
if(3.91338<FES && FES<3.95929)//-9--10//
{
dis=(FES-3.8089)*100/(3.95929-3.91338);
dis=(800+dis)/1000;
}
if(3.7949<FES && FES<3.91338)//-8--9
{
dis=(FES-3.7949)*100/(3.91338-3.7949);
dis=(700+dis)/1000;
}
if(3.63<FES && FES<3.7949)//-7--8
{
dis=(FES-3.63)*100/(3.7949-3.63);
dis=(600+dis)/1000;
}
if(3.5464<FES && FES<3.63)//-6--7
{
dis=(FES-3.5464)*100/(3.63-3.5464);
dis=(500+dis)/1000;
}
if(3.3778<FES && FES<3.5464)//-5--6
{
dis=(FES-3.3778)*100/(3.3778-3.3303);
dis=(400+dis)/1000;
}
if(3.24406<FES && FES<3.3778)//-4--5
{
dis=(FES-3.24406)*100/(3.3778-3.24406);
dis=(300+dis)/1000;
}
if(3.2027<FES && FES<3.24406)//-3--4//
{
dis=(FES-3.2027)*100/(3.24406-3.2027);
dis=(200+dis)/1000;
}
if(3.19238<FES && FES<3.2027)//-2--3//
{
dis=(FES-3.19238)*100/(3.2027-3.19238);
dis=(100+dis)/1000;
}
if(3.12216<FES && FES<3.19238)//-1--2//
{
dis=(FES-3.12216)*100/(3.19238-3.12216);
dis=(0+dis)/1000;
}
if(FES-3.1<0.06)//0
{
dis=0;
}
if(2.91488<FES && FES<3.19238)//1-0
{
dis=(3.19238-FES)*100/(3.19238-2.91488);
dis=(0+dis)/1000;
}
if(2.8464<FES && FES<2.91488)//2-1
{
dis=(2.91488-FES)*100/(2.91488-2.8464);
dis=(100+dis)/1000;
}
if(2.6313<FES && FES<2.8464)//3-2
{
dis=(2.8464-FES)*100/(2.8464-2.6313);
dis=(200+dis)/1000;
}
if(2.5085<FES && FES<2.6313)//4-3
{
dis=(2.6313-FES)*100/(2.6313-2.5085);
dis=(300+dis)/1000;
}
if(2.3126<FES && FES<2.5085)//5-4
{
dis=(2.5085-FES)*100/(2.5085-2.3126);
dis=(400+dis)/1000;
}
if(2.1358<FES && FES<2.3126)//6-5
{
dis=(2.3126-FES)*100/(2.3126-2.1358);
dis=(500+dis)/1000;
}
if(1.975<FES && FES<2.1358)//7-6
{
dis=(2.1358-FES)*100/(2.1358-1.975);
dis=(600+dis)/1000;
}
if(1.8079<FES && FES<1.975)//8-7
{
dis=(1.975-FES)*100/(1.975-1.8079);
dis=(700+dis)/1000;
}
if(1.73855<FES && FES<1.8079)//9-8
{
dis=(1.8079-FES)*100/(1.8079-1.73855);
dis=(800+dis)/1000;
}
if(1.66308<FES && FES<1.73855)//10-9
{
dis=(1.73855-FES)*100/(1.73855-1.66308);
dis=(900+dis)/1000;
}
if(1.5772<FES && FES<1.66308)//11-10
{
dis=(1.66308-FES)*100/(1.66308-1.5772);
dis=(1000+dis)/1000;
}
if(1.39811<FES && FES<1.5772)//12-11
{
dis=(1.5772-FES)*100/(1.5772-1.39811);
dis=(1100+dis)/1000;
}
if(1.3513<FES && FES<1.39811)//13-12
{
dis=(1.39811-FES)*100/(1.39811-1.3513);
dis=(1200+dis)/1000;
}
if(1.2217<FES && FES<1.3513)//14-13
{
dis=(1.3513-FES)*100/(1.3513-1.2217);
dis=(1300+dis)/1000;
}
if(1.0399<FES && FES<1.2217)//15-14
{
dis=(1.2217-FES)*100/(1.2217-1.0399);
dis=(1400+dis)/1000;
}
if(0.8504<FES && FES<1.0399)//16-15
{
dis=(1.0399-FES)*100/(1.0399-0.8504);
dis=(1500+dis)/1000;
}
if(0.7593<FES && FES<0.8504)//17-16
{
dis=(0.8504-FES)*100/(0.8504-0.7593);
dis=(1600+dis)/1000;
}
if(0.6891<FES && FES<0.7593)//18-17
{
dis=(0.7593-FES)*100/(0.7593-0.6891);
dis=(1700+dis)/1000;
}
if(0.4351<FES && FES<0.6891)//19-18
{
dis=(0.6891-FES)*100/(0.6891-0.4351);
dis=(1800+dis)/1000;
}
if(0.34<FES && FES<0.4351)//20-19
{
dis=(0.4351-FES)*100/(0.4351-0.34);
dis=(1900+dis)/1000;
}
if(0<FES && FES<0.34)//20
{
dis=2;
}
