【摘要】：根據(jù)二維光電自準(zhǔn)直儀的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),針對(duì)V形分劃板、N形分劃板和M形分劃板在線陣CCD器件增維測(cè)量中的作用原理進(jìn)行了研究,得出其在增維測(cè)量中的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),為不同應(yīng)用條件的二維光電自準(zhǔn)直儀選用分劃板提供了參考依據(jù)。
【圖文】：

嘈耐枷翊鐚矸椒ㄏ嘟岷夏芄壞玫講煌嘈慕嵌確?辨率，對(duì)測(cè)量范圍也有較大影響，因此，選擇什么形狀的分劃板對(duì)光電自準(zhǔn)直儀很重要。目前常見的用于二維測(cè)量的分劃板有十字分劃板、V形分劃板、N形分劃板、M形分劃板等。本文針對(duì)各類分劃板在線陣CCD器件增維測(cè)量中的作用原理進(jìn)行了研究，為二維光電自準(zhǔn)直儀選用分劃板提供了參考依據(jù)。1光電自準(zhǔn)直儀原理光電自準(zhǔn)直儀是以自準(zhǔn)直原理為基礎(chǔ)［3］，通過(guò)光學(xué)器件的組合，用CCD等測(cè)微系統(tǒng)對(duì)被測(cè)件進(jìn)行角度位移的精收稿日期:2016—10—26密測(cè)定儀器［2］，原理示意圖如圖1所示。圖1自準(zhǔn)直儀光學(xué)原理圖Fig1Autocollimatoropticalprinciplediagram當(dāng)光源發(fā)出光線照明位于物鏡焦平面上的分劃板，o點(diǎn)在物鏡光軸上，那么由它發(fā)出的光線通過(guò)物鏡后，成一束與光軸平行的平行光束射向反射鏡，當(dāng)反射鏡面垂直于光軸時(shí)，光線仍然按原路返回，經(jīng)物鏡后仍成像在分劃板上o處，與原目標(biāo)重合。當(dāng)反射鏡面與光軸不垂直，而是有小偏轉(zhuǎn)角度α，當(dāng)平行光軸的光線射向反射鏡時(shí)，光線按反射定律與原光線成2θ返回，通過(guò)物鏡后成像在分劃板上的O1處，與原目標(biāo)不重合而有X的位移量。根據(jù)三角關(guān)系可推算出θ=12arctan(x/f)(1)式中θ為反射鏡偏轉(zhuǎn)角，x為光斑回像位移，f為物鏡焦24

信號(hào)處理電路都要做2套，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儀器成本也隨之提高，且2套處理系統(tǒng)的一致性也是影響測(cè)量精度的一個(gè)不可避免的因素［6］。這樣的方法在高精度的測(cè)量中并不可取，但是由于其方法簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理方便，在低精度的測(cè)量中得到比較多的應(yīng)用。3通過(guò)分劃板的選擇完成增維測(cè)量在小角度高精度要求的自準(zhǔn)直儀中，可以選用以下幾種分劃板，即可實(shí)現(xiàn)用1片線陣CCD器件測(cè)量二維位移。以下將對(duì)幾種分劃板的實(shí)現(xiàn)方式和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討。3．1采用V形分劃板實(shí)現(xiàn)二維測(cè)量V形分劃板在線陣CCD上實(shí)現(xiàn)二維測(cè)量的原理如圖2所示。圖2V形分劃板測(cè)量原理圖Fig2Vshapeofreticlemeasurementprinciplediagram設(shè)y軸為CCD線陣，其垂線設(shè)為x軸，當(dāng)V形分劃板的中心位于坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)為初始參考位置，此時(shí)與CCD的交點(diǎn)分別為A，B，∠ACO=∠BCO=α，AO=BO=d，設(shè)S點(diǎn)為線陣CCD零位，令SA為固定值1。當(dāng)被測(cè)物反射面在x軸方向發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)θx時(shí)，V形在x坐標(biāo)平面上發(fā)生位移Δx，當(dāng)被測(cè)物反射面在y軸方向發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)θy時(shí)，V形在y坐標(biāo)平面上發(fā)生位移Δy，V形與CCD線陣y軸新的交點(diǎn)為A'，B'。由O做y軸的垂線OG'，顯然OG'即為V形在x軸上的偏移量Δx。由三角關(guān)系式可以得出Δx=AB－A'B'2tanαΔy=SA－{SA'(2)由式(1)得出，偏轉(zhuǎn)角θx=12arctan(Δx/f)，偏轉(zhuǎn)角θy=12arctan(Δy/f)，從而完成二維測(cè)量。這種V形分劃板具有測(cè)量范圍小的缺點(diǎn)。為了使自準(zhǔn)直儀在x方向和y方向具有相等的測(cè)量范圍，如圖3所示，需要x=y，即α=45°，因此，需要將V形分劃板的V形夾角2α設(shè)定為90°，同時(shí)也使得測(cè)量范圍只能達(dá)到CCD感光面的1/2。圖3V形分劃板測(cè)量范圍示意圖Fig3Vshapeofreticlemeasurementrangediagram本文設(shè)計(jì)的自準(zhǔn)直儀測(cè)量范圍x?

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1 黃存令;目標(biāo)圖像中分劃板干擾去除方法研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2013年

2 楊璐;多光譜多光軸準(zhǔn)直技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2742714