高精度二维自准直仪的研制
面阵CCD在双轴自准直仪中的应用
第37卷，增刊红外与激光工程2008年4月V ol.37SupplementInfrared and Laser EngineeringApr.2008收稿日期：2008-03-09作者简介：甘俊红（5），女，江西丰城人,高级工程师，主要从事精密测量技术方面的研究。
j @63面阵CCD 在双轴自准直仪中的应用甘俊红，邹九贵，季国定（中国船舶工业集团公司第6354研究所，江西九江332000）摘要：介绍了一种高精度双轴自准直仪，它采用面阵CCD 器件作为光电传感器，利用自准直原理实现二维角度的测量。
对图像处理系统进行了重点阐述，采用直线拟合求十字线交点的方法保证了测量精度。
关键词：自准直仪；CCD ；图像处理中图分类号：TH741.14文献标识码：A文章编号：1007-2276(2008)增(几何量)-0060-03Application of sur face array CCD in twoaxis autocollimatorGAN Jun-hong,ZOU Jiu-gui,JI Guo-ding(The 6354Ins t itute of CSSC,Jiujiang 332000,China)Abstr act:A high accuracy two_axis autocollimator is introduced in this paper,which uses the surface array CCD com ponents as photoelectricy sensor,and two-axis angle by the theory of autocollimate are measured.In this paper,the system of image processing is explained in detail,and the method of matching straight line to get the point of cross line prom ise m easure accuracy.Key wor ds:Autocollimator;CCD;Image processing0引言自准直仪(又称自准直测微平行光管)是应用自准直原理测量小角度的检测仪器。
基于二维PSD的激光准直系统研究
端、 近端 Ｐ Ｄ上 的位 置 坐标 分 别 为 （ ｙｆ Ｌ） Ｓ ｘｆ， ， ， （ Ｘ ， ，） 同式 （ ）（ ）（ ）可计 算 旋转 后 激 ｙ ０， ２ 、３ 、４ ， 光光 束在 近端 Ｐ Ｄ 坐标 系 ０ Ｓ ｚ 的方 向 矢量 中
为（ ， Ｄ ， Ｄ ） 。
＝
（） ２
ｙ ＋Ｌ ・ａ０一ｇ ｆ ｔ ｎ ｎ
（） ３ （） ４
（ ｆ Ｘ ）＋（ ｆ Ｘ— ｎ ｙ ＋Ｌ・ ｎ 一ｙ）＋Ｌ ｔ０ ａ ｎ ２
Ｌ
＝
２ 准 直控 制 数 学模 型
根 据检 测 的实 际需求 ， 检测设 备 放置 位置 如 各 图 ５所示 ， 安装 有激 光管 的 四维平 台放 置 于被测 工 件 的一 侧 ， 安装 有 Ｐ Ｄ 的相 关 装 置 依 次先 后 放 将 Ｓ 置 在被测 工 件上 ， 之与激 光 器 的距 离 达到 最大 和 使
安 装调 试过 程 中快速 建立 光 学基 准 。 关键 词 ： 光 ； 置探 测 器 ； 直 激 位 准
中图分 类号 ： Ｎ ４ Ｔ ２７
文献 标识码 ： Ａ
文章 编号 ：６ ２—１ １ （０ ２ １ —０ ７ —０ １７ ６ ６２ １ ）１ ０ ９ ４ 直 的方 向定 义为 ｙ轴 的方 向 ， 四维平 台可 以实 现 则
● 近 端 自准 赢 ： （ ） 计锋 四维 平 台 各轴 电机 步 数 ： １ （ ）控 制 电机 凋 整 Ｆ￣ 、 ； ２ ｑｆ Ｆ台 ． ｔ （ ）采 集 、 计算 并 显示 光 点 标 。 ３
ｔ
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＿。ｎ－０ Ｊ０ＳｃＪ ｏ× ＬＯ ｓ ｓ ｉ Ｃ ｓ ｉ ｎ ０Ｏ
ｌ０
高精度二维自准直仪的研制
当光源 ４发 出 的光 线 照 明物镜 ２ 平 面上分划 板 ３ 焦 的 目标 ０ 时 ， 如果 ０ 点 在 物镜 ２ 轴 上 ， 么 由它发 出 光 那
的 光线 通 过 物镜 后 ， 一 束 与 光 轴 平行 的平 行 光 束 射 成
向反 射镜 １ 。当反射 镜 面 垂直 于光 轴 时 ， 线 仍按 原路 光
电探测 器 用 于 自准直 仪 的探 索 性 研 究工 作 ， 取 得 了 并 很多成 果 。仪 器 的分辨 力 、 角精 度 以及在动态 测 量方 测 面都有 了不 同程度 的进 展 。 随着 Ｃ Ｄ 技 术 的成熟 运用 ， Ｃ Ｄ技 术引 入 自准 Ｃ 将 Ｃ 直仪 已成为 可能 。据所 能 查阅 到的资 料 ， 向市场 的光 推 电 自准直仪 中 ， 国Ｍ０Ｌ Ｅ 德 Ｌ Ｒ公 司生 产的 Ｅ Ｃ Ｌ ＯＭＡＴ Ｈ 和Ｅ Ｃ Ｒ Ｌ ＯＭＡＴ ３ ０ ０ ０均 采 用 高 分 辨 力 的线 阵 Ｃ Ｄ Ｃ
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｈ ｉ ｃ ａ ｙ Ｔｗ ｏ ａ ｉ ｔ ｃ ｌｉ ａ ｏ ｓ ａ ｃ ｆＡ ｇｈ Ａｃ ｕｒ ｃ — ｘ ｓ Ａｕ ｏ ｏ ｌｍ ｔ ｒ
ＺＯ Ｕ ｉ － Ｊ ｕ ｇｕｉ ，Ｇ Ａ Ｎ ｕ ｈ ｇ，Ｊ ｕ — ｎｇ Ｊ ｎ— ｏｎ Ｉ Ｇ ｏ ｄｉ
器 件 的稳定性 打下 了基 础 。
等） 的检测 ； 可用 于 平直 度 （ 也 如平 板平 面度 、 轨 直线 导 度 、 件平 行 度 和 垂 直 度 等 ） 工 的检 测 ， 可用 于精 密转 还 台等惯 导测试 设 备 的检测 。 传统 自准 直 仪测 量 准确 度 和测 量范 围受许 多 因 素
（ ３ ４Ｉ ｓｉ ｔ ｆ Ｓ Ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ ６ ５ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｔ ＣＳ Ｃ， ｉ ｉ ｇ ３ ２ ０ ， ｈ ｎ ） ｕａ Ａｂ ｔ ａ ｔ： ｓ ｒ ｃ Ａ ｈ ｇｈ ｃ ｕ ａ ｙ ｗ ｏ ａ ｓ ｕｔ ｃ ｌ ｉ ａ ｏ ｉ ｉ ｔ ｏ ｃ ｄ ｎ ｈｉ ｐ ｐ ｒ， ｗ ｈｉ ｈ ｓ ｓ ｈｅ ｉ ａ ｃ ｒ ｃ ｔ — ｘｉ ａ ｏ ｏ ｌ ｍ ｔ ｒ ｓ ｎ ｒ ｄｕ ｅ ｉ ｔ ｓ ａ ｅ ｃ ｕ ｅ ｔ ｓ ｒ ａ ｅ ａ ｒ ｙ ＣＣＤ ｃ ｍ ｐ ｅ ｔ ａ ｐ ｔ ｅ ｅ ｔ ｉ ｙ ｓ ｎｓ ， ａ ｄ ｔ ｕ ｆｃ ｒａ ｏ ｏｎ ｎ ｓ ｓ ｈｏ ｏ ｌ ｃ ｒ ｃ ｅ ｏｒ ｎ ｗｏ— ｘｉ ａ ｌ ｂｙ ｔ ｔ ｅ ｒ ｏ ａ ｓ ｎｇ ｅ ｈｅ ｈ ｏ ｙ ｆ ａ ｏ ｏ ｌｍ ａ ｅ ａ ｅ ｍ ｅ ｓ ｒ ｄ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｃ ｐ ｓ ± ３ ０ ，ａ ｄ ｔ ｃ ｕ ａ ｙ ｉ ± ０ ” ｕｔ ｃ ｌｉ ｔ ｒ ａ ｕ ｅ ｅ ｍ ａ ｕｒ ｎｇ ｓ ｏ ｅ ｉ ０ ｎ ｈｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｓ ．２ ．
双向精密自准直仪
双向精密自准直仪
简介
双向精密自准直仪是一种用于测量相对高度的仪器。
它可以自动调整水平线，使其垂直于地面，同时提供垂直于水平线的相对高度的测量。
原理
该仪器基于弹簧和气压传感器的原理构建。
它通过将一条光线反射到一个悬挂在弹簧上的镜子上，从而生成水平线。
该仪器还使用气压传感器来测量相对高度。
它可以检测到大气压力的变化，并通过测量来推断仪器的位置。
特点
•高精度：该仪器提供高准确度的测量和自动校准。
•双向测量：该仪器可以同时提供水平线和相对高度的测量。
•简单易用：它具有直观的用户界面和易于操作的控件，使其非常适合现场使用。
•轻巧便携：由于其小巧轻便的设计，该仪器可以轻松携带到现场进行测量。
应用
双向精密自准直仪广泛应用于各种测量领域，包括建筑工程、铁路工程、公路工程和军事测量等。
它可以用于测量建筑物、桥梁、隧道、铁路、道路和其他构造物的高度和水平度。
它也可以用于军事应用，例如调查战场上的障碍物和其他地形特征，以及测量武器的精度和仪器的位置。
总结
双向精密自准直仪是一种高度精密的测量仪器。
它可以实现高准确度的测量和自动校准，同时提供水平线和相对高度的测量。
该仪器适用于各种测量场景，因为它具有直观的用户界面和易于操作的控件，同时拥有便携轻巧的设计，使其成为现场工作的理想选择。
全自动自准直经纬仪轴系精密伺服驱动系统
第１ ２期
启动 自动测量程序
张 志利 等 ： 自动 自准 直经纬仪轴系精密伺服驱动 系统 全
１３ ０
Ｍ２、 Ｍ 然后经三极 管放 大 ， 生控制 Ｈ桥 的 ４个 信号 Ｍ３ 、 ４ ， 产
机。
【 Ｄ控制 ，ｅ ） ＞ｓ Ｐ Ｉ（ ｌ
主程 序 流程 图如 图 ５所示 。主要 完成 ｄＰＣ ０ ６ １Ａ 芯 ｓ Ｉ３ Ｆ ０ ２ 片的端 口配置 、 初始化控制 寄存器 、 配置 Ａ Ｄ转 换 和 Ｐ ／ ＷＭ波 、 初 始化 软件 中所 需控 制 变量 、 置 中断 服务优 先级 及 中断 源 设
后控制 电机转 动。位 置控制算法选用积分分 离式 Ｐ Ｉ Ｄ算法。 实验结果表 明： 加装 电机后 的电子 经纬仪在 实现 了轴 系 自 动
转动 的同时能保持 其原有测量精度 。
关 键 词 ： 置 伺 服 ；ｓＩ３ Ｆ ０ ２ 直 流 力 矩 电机 ； 子 经 纬 仪 位 ｄＰＣ ０ ６ １ Ａ； 电 中 图 分 类 号 ：Ｐ ６ Ｔ７１ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０２—１４ （０ １ １ ００ ０ １０ ８ １ ２ １ ）２— １２— ３
ＭＩ Ｍ 、 ３ Ｍ 。其 电路 如图 ４所示 。其 中 是 经电荷泵 、２ Ｍ 、 ４
Ｉ
ｌ 一 一
控制计算 机采集 Ｉ
’
提 升 的 电压 ， 为 电机 电源 电压 。
图像预处理 Ｉ
图像分 割 ， 目标识别
ｌ经纬仪螺旋扫捂
Ｂ ＲＡＫ Ｅ
—垂碹 — — 、 — ／
０ 引 言
自准直仪原理
自准直仪原理自准直仪是一种用于测量和调整光学系统的仪器，它能够精确地确定光学系统的光轴位置和方向。
在现代光学领域，自准直仪被广泛应用于望远镜、显微镜、激光器等光学系统的制造和校准过程中。
本文将介绍自准直仪的原理及其工作原理。
自准直仪的原理是基于光学干涉原理的。
光学干涉是指两束或多束光波相互叠加，形成明暗条纹的现象。
自准直仪利用这一原理，通过光波的干涉来测量光学系统的光轴位置和方向。
当光线与光学系统的光轴重合时，干涉条纹将保持稳定，而当光线偏离光轴时，干涉条纹将产生移动。
通过测量干涉条纹的移动情况，就可以确定光学系统的光轴位置和方向。
自准直仪通常由光源、分束器、透镜、干涉仪和检测器等部件组成。
光源发出的光线经过分束器分成两束，一束直射到光学系统上，另一束经过透镜成为平行光，然后通过干涉仪和检测器进行干涉条纹的测量。
当光学系统的光轴与平行光的方向重合时，干涉条纹将保持稳定，检测器将输出零信号；而当光学系统的光轴偏离平行光的方向时，干涉条纹将产生移动，检测器将输出相应的信号。
通过测量检测器的输出信号，就可以确定光学系统的光轴位置和方向。
自准直仪的工作原理是基于干涉测量技术的，它能够实现对光学系统光轴位置和方向的精确测量和调整。
在光学系统的制造和校准过程中，自准直仪起着至关重要的作用，它能够帮助工程师们快速准确地调整光学系统，确保光学系统的性能达到设计要求。
同时，自准直仪还具有测量精度高、操作简便等优点，因此在光学制造和校准领域得到了广泛的应用。
总之，自准直仪是一种基于光学干涉原理的测量仪器，它能够实现对光学系统光轴位置和方向的精确测量和调整。
在现代光学制造和校准领域，自准直仪发挥着重要作用，为光学系统的制造和校准提供了有力的技术支持。
希望本文能够帮助读者更好地理解自准直仪的原理及其工作原理，进一步推动光学技术的发展和应用。
自准直仪及误差校准方法的研究
无 光 电 池 Байду номын сангаас
光 电池
１ 秒 ０１ ．秒
ＯＯ 秒 ．１
光 机 电 算 一 体 式
自动 跟 踪 瞄 准
自动 数 字 显 示
Ｐ Ｄ或 Ｃ Ｄ Ｓ Ｃ
０．０ ０ ５秒
传 统 光 电 自准 直 仪 中大 多 采 用 振 动狭 缝 对 准 目标 刻 线 ， 后 通 过 光 电 检 波 ， 后 读 取 细 分 鼓 轮 而 最 刻 度 的方 法 来 实 现 对 反 射 像 位 移 量 的测 量 ， 的 局 限 在 于 每 次 测 量 都 需 要 人 工 的 参 与 。 当 采 用 目 它 前 应 用 较 成 熟 的 Ｐ Ｄ（ ｏ ｉｏ ｅ ｓ ｒ ｅｅｔｒ 或 Ｃ Ｄ（ ｈ ｒｅＣ ｕ ｉｄＤ ｖｃ ） 电接 收器 件 时 ， Ｓ Ｐ ｓｔ ｎ Ｓ ｎ ｏ ｔ ｏ ） ｉ Ｄ ｃ Ｃ Ｃ ａｇ ｏ ｐｅ ｅ ｉｅ 光 由
发 射 至 接 收 器 上 。 当反 射 镜 产 生 角 摆 时 ， 射 回接 收 器 上 的 光 点 位 置 也 将 发 生 变 化 ， 自准 直 原 反 依 理 ， 射 镜 的角 位 移 ａ与 准 直 物镜 的 焦 距 厂及 反 射 像 在一 收 器 上 的位 移 量 ． 数 学 关 系 为 ： 反 接 ｓ的 ◆ 煺
１ １ 光 学 自准 直 原 理 ． 图 １所 示 为 自准 直 仪 的工 作 原 理 ， 源 发 出 的 发 散 光 首 先 通 过 光 阑 ， 经 过 半 透 半 反 的 分 光 光 再
镜 ， 过 准 直 物 镜 后 称 为 平 行 光 直 接 入 射 在 反 射 镜 上 ， 后 沿 原 光 路 返 回 ， 分 光 镜 半 透 半 反 面 被 通 然 在
光准二维光电自准直仪操作手册说明书
二维光电自准直仪操作手册鞍山光准科技有限公司鞍山光准科技有限公司二维光电自准直仪操作手册目录1保修及有限责任 (1)维护 (1)功能和损坏的责任 (1)附件 (1)安全说明 (1)2设计用途 (2)3功能描述 (3)3.1二维光电自准直仪简介 (3)3.1.1自准直原理 (3)3.1.2主要技术指标 (4)3.1.3自准直仪主要功能 (5)3.1.4自准直仪主要特点 (5)3.2部件描述 (6)3.2.1自准直测头 (6)3.2.2网络连接线和电源箱 (6)3.2.3电脑 (7)3.2.4二维摆角调整底座 (7)3.2.5反射镜 (7)3.2.6激光找像器 (7)4软件介绍 (8)4.1整体界面 (8)4.1.1控制区 (8)4.1.2 显示区 (9)4.2菜单栏 (10)5操作 (13)5.1单位 (13)5.2标定 (13)5.3绝对测量与相对测量 (14)5.4有效位数设置 (14)5.5实时采集和单帧采集 (15)5.6自动测量和手动测量 (16)5.7动态测量和单次测量 (16)5.8数据的保存和查看 (17)5.9量程扩展 (17)5.10刻度显示 (18)5.11公差显示 (18)6测量 (20)6.1直线度测量 (20)6.1.1准备 (20)6.1.2输入 (20)6.1.3采样 (21)6.1.4查看结果 (22)6.1.5生成word (24)6.2平面度测量 (25)6.2.1网格布点法平面度测量 (25)6.2.2对角线布点法平面度测量 (30)6.3平行度测量介绍 (34)6.4垂直度测量介绍 (34)7附录： (35)1保修及有限责任维护该光电自准直仪在更改或维护时只能使用鞍山光准科技有限公司提供的原装部件，并且只能由鞍山光准科技有限公司明确授权的人员进行。
功能和损坏的责任该光电自准直仪如因维护不当或者由非鞍山光准科技有限公司明确授权的人员进行更改导致的仪器不能正常运行，或得不到精确结果，鞍山光准科技有限公司不承担任何责任。
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对 力标准机进行控制, 往往要对多达 30 路以上的 开关量信息进行监测, 并对 10 个以上的执行机构进行 开关控制。采用ST D 工业总线结构, 使得该静重式测力
( 上接第 20 页) 表 1 与穆勒 ELCOM AT 3000 比较结果 ( ″)
ELCO M A T 3000 显 示 本样机显示
( 6354 Inst it ut e of CS SC, Jiuj iang 332000, China)
Abstract: A hig h accur acy t wo -ax is aut ocollimat or is int roduced in this paper , w hich uses t he surf ace array CCD co mpo nents as phot oelect ricy sensor , and t w o-ax is angle by t he t heory of aut ocollimat e are m easur ed. T he measuring scope is ±300″, and the accuracy is ±0. 2″.
1 自准直原理
自准直仪是基于自准直原理, 通过光电瞄准对被 测件的角位移进行精密测量的仪器, 其测量原理如图 1 所示。
图 1 自准直测量原理图
当光源 4 发出的光线照明物镜 2 焦平面上分划板 3 的目标 O 时, 如果 O 点在物镜 2 光轴上, 那么由它发出 的光线通过物镜后, 成一束与光轴平行的平行光束射 向反射镜 1。当反射镜面垂直于光轴时, 光线仍按原路 返回, 经物镜后仍成像在分划板上O 处, 与原目标重合。 如果反射镜与光轴不垂直, 而是偏过一个小角度 , 当
位置
X轴
Y轴 X轴 Y轴
比 较结果 X轴 Y轴
0 0. 00 1 1. 03 2 2. 00 3 3. 01 4 4. 02 5 5. 00 6 6. 01 7 6. 98 8 7. 97 9 8. 97 10 9. 95 20 19. 95 30 29. 94 40 39. 96 50 49. 95 60 59. 90 70 69. 92 80 79. 93 90 89. 92 100 99. 90 200 199. 88 300 299. 85
上两个方向的线值量变化, 通过对 CCD 器件输出信号
的采集, 经过数据处理计算出线值量变化量, 利用自准
直原理公式计算角度变化, 从而实现了对高精度二维
角度变化的测量, 系统结构框图如图 2 所示。
图 2 CCD 自准直系统结构框图
仪器的测量原理是: 光源发出的光束照亮十字线 分划板经光学透镜组后形成平行光射向反射镜( 反射 镜位于被测物体上) , 经反射并成像在 CCD 器件上, 在 驱动电路的作用下, 计算机将 CCD 器件输出的信号进 行采集, 并进行相关计算和处理。
通过相应软件的编制, 该系统可广泛用于全系列 力标准机的自动控制系统, 也可用于其它更为复杂的 开关量工业过程控制。
参 考文 献
[ 1] 何立民. M CS-51 系列单片 机应用系统设计系 统配置与接口 技 术[ M ] . 北京: 北京航空航天大学出版社, 2001.
[ 2] 蔡正平. 力值与硬度计量手册[M ] . 北京: 科学出版社, 1980. [ 3] 雷霖. 微机自动检测与系统设计[ M ] . 北 京: 电子工业出版 社, 2003. [ 4] 马忠梅, 等. 单片机的 C 语言应用程序设计[M ] . 2003. [ 5] A t mel Corporati on . A T 89C52 D ata Sheet [ Z] . 1999. [ 6] 郑建翔, 等. 杠杆式力标准机自动控制系统[ J] . 航空计测技术, 2001, 21( 6) : 38-41.
5 与 Moller 光管进行比对实验
德国穆勒公司的 EL COMAT 3000 型自准直仪在 全量程( ±1000″) 范围内示值误差不超过 0. 25″, 在任意 20″内示值误差不超过0. 10″。我们将研制样机与其进行 了比对, 结果非常接近。特别是在小范围内几乎一致。 比对结果如表1 所示。
在光路设计中, 采用了折返式光路, 光线经两个反 射镜反 射, 有效地 减小了仪 器的长度, 使仪器 便于携 带, 并且通过实验证明是可行的。
4 仪器主要技术指标
1) 分辨力: 0. 01″; 2) 测量范围: ±300″; 3) 示值误差: 在±300″内不超过±0. 2″, 在±10″范 围内不超过±0. 1″。
图 6 自动方式检定流程图
4 试验结果
我们将该方法设计的控制系统应用在北京长城计
量测试技术研究所的 1 kN 静重式测力机上( 该机器的
测量范围为10 N～1 kN) , 对T S100 型标准测力仪进行 检定, 检定数据分析如表 1 所示。
表1
负荷/ N
压向读数 平均值/ N
重复性/ % 示值误差/ %
图 3 光学系统图
光学系统的原理是: 光源经聚光镜聚焦后汇聚在 十字线分划板上, 由于分划板位于物镜的焦面上, 通过 十字线的光通过分光棱镜、两块反射镜的折射、再通过 物镜后成平行光射出; 出射的平行光被反射镜反射后 仍为平行光, 反射回的平行光经原路返回后, 在分光棱 镜处分成两路相互垂直的光路, 一路光线经折射后汇 聚在位于物镜另一焦平面的CCD 器件上, 并成像。当反 射镜垂直主光轴时, 十字线成像在 CCD 器件的中心位 置; 当反射镜有一 个空间偏 转时, 十 字线成像 将偏离 CCD 器件的中心位置, 测量十字线交点偏离中心位置 的距离, 利用等式 1 即可求出两个偏转角的角度值。
20
19. 99
0
0. 1
40
39. 99
0
0. 1
60
60. 00
0
0
80
80. 01
0. 1
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10 0
100. 01
0. 1
0. 1
由表1 可知, 该系统能实现对力传感器各项检定的 自动化功能。且测量重复性小于 0. 1% , 长期稳定度不 大于 0. 1% / 年, 力标准机的测量不确定度可维持在 2× 10- 4 。
关键词: 高精度; 自准直仪; 二维 中图分类号: T H741. 14 文献标识码: B 文章编号: 1002-6061( 2006) 05-0019-02
Research of A High Accuracy Two-axis Autocollimator Z OU Jiu-gui, GAN Jun-ho ng , JI Guo -ding
3 光学系统
光学系统的设计主要有以下几个部分: 第一, 光电 转换器的选择。作为图像传感器的光电转换器的选择 直接影响测量系统的测量精度、分辨力等技术指标, 因 此它的选择非常关键。本课题中, 选择了面阵CCD 器件 作为图像传感器。第二, 光源设计。光源是光电自准直 系统的重要组成部分, 光源的发光强度、光强稳定性及 光源的发热量等特性对于仪器的测量距离和测量精度
传统自准直仪测量准确度和测量范围受许多因素 的限制, 尤其是由于人眼瞄准和读数产生的瞄准误差 及估读误差难以改善。近年来, 人们开始进行将各种光 电探测器用于自准直仪的探索性研究工作, 并取得了 很多成果。仪器的分辨力、测角精度以及在动态测量方 面都有了不同程度的进展。
随着CCD 技术的成熟运用, 将 CCD 技术引入自准 直仪已成为可能。据所能查阅到的资料, 推向市场的光 电自准直仪中, 德国M OLL ER 公司生产的 ELCOM AT HR 和 ELCOM AT 3000 均采用高分辨 力的线阵 CCD 作为光电探测器。由于其性能较高, 许多用户开始引进 该型号的产品, 但因价格昂贵, 且受国际政治的影响, 引进遇到许多困难。
都有很大的影响, 因此选择合适的光源是很重要的。本 系统采用高亮度L ED 作为光源。第三, 分划板设计。分 划板形 式的研究是近 来自准直仪研究 较为活 跃的领
2006 年第 26 卷第 5 期
域, 分划板往往与光电探测器件配合使用, 设计优良的 分划板形式可以使系统容易实现二维角度测量, 还可 避免测量的盲区。本系统采用十字狭缝分划板。第四, 系统主光路设计。系统主光路由光源、毛玻璃、聚光镜、 分划板、分光棱镜、物镜等组成, 主光路用来实现光源 光束转折、准直焦距的缩减和回射光束分离等作用。光 学系统如图 3 所示。
·20· 新技术与新仪器 平行光轴的光线射向反射镜时, 光线按反射定律与原
光线成 2 角返回, 通过物镜后成像在分划板的O′处, 与
原目标 O 不重合而有 OO′位移量。
根据几何光学原理, 位移量 x = OO′可按下式计算:
x = f ′t g2
式中: f ′为物镜焦距, m m。
由于 角很小, 所以上式可近似为
0. 00 1. 00 2. 02 3. 05 3. 95 5. 01 5. 99 6. 94 7. 98 9. 00 10. 05 20. 02 30. 02 40. 10 50. 05 60. 08 70. 04 80. 03 90. 03 100. 04 200. 05 300. 06
0. 00 0. 00 0. 00 1. 02 1. 02 - 0. 01 2. 01 2. 02 + 0. 01 3. 00 3. 05 - 0. 01 3. 98 3. 98 - 0. 04 4. 95 4. 99 - 0. 05 5. 97 5. 94 - 0. 04 6. 95 6. 95 - 0. 03 7. 93 8. 00 - 0. 04 8. 92 9. 05 - 0. 05 9. 90 10. 09 - 0. 05 19. 84 20. 10 - 0. 01 29. 80 30. 12 - 0. 14 39. 88 40. 17 - 0. 08 49. 80 50. 16 - 0. 15 59. 75 60. 18 - 0. 15 69. 78 70. 20 - 0. 14 79. 76 80. 19 - 0. 17 89. 75 90. 20 - 0. 17 99. 75 100. 22 - 0. 15 199. 68 200. 23 - 0. 20 299. 64 300. 20 - 0. 18