專利名稱：光電自準直儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及精密測試計量儀器，具體地說是一種二維角度的測量儀器。
就目前技術狀況而言，都是用一維圖象探測器件測量一維角度，用二維圖象探測器件測量二維角度。比如分劃板使用十字型指標線，在共軛物鏡焦平面上放置一片二維圖象探測器件，就可以接收到對應于反射鏡二維偏角的分劃板十字圖象，處理后可得到反射鏡二維偏角的具體數值；但在目前的技術水平下，二維圖象探測器件分辨率遠不如一維圖象探測器件，造價卻比一維圖象探測器件高得多，而且使用二維圖象探測器件的機械結構和處理電路也比一維圖象探測器復雜得多。
如要用二片一維圖象探測器件采用分光的方法測量二維偏角，由于光路安排的原因，當圖象接近視場中心時，無法克服十字線的盲區(qū)問題。
本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種用單片一維圖象探測器件測量二維角度的測量儀器，本測量儀器具有分辨率高、精度高、儀器結構簡單、成本低的特點。
為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案本實用新型的光電自準直儀包括光源、分劃板、物鏡組、反射鏡圖象探測器件、分光棱鏡。所述的分劃板設置有帶N字型、∧型、∨型或其它帶有相交斜線指標線圖案；在所述的分光棱鏡的共軛焦平面處設置有一片一維圖象探測器件。
所述的一維圖象探測器件設置在與指標線影象相垂直的方向上。所述的一維圖象探測器件是CCD器件。
本實用新型與現有技術相比有如下有益效果本實用新型由于使用一維圖象探測器件代替二維圖象探測器件，而一維圖象探測器件分辨率高于二維圖象探測器件，因此本實用新型具有分辨率高、精度高、結構簡單的優(yōu)點。又由于一維圖象探測器件價格遠低于二維圖象探測器件，且本實用新型同時也可使測量儀器的機械結構和處理電路簡化，因此能夠大大降低成本。
以下結合附圖及實施例對本實用新型進行詳細說明。


圖1是本實用新型的光路原理圖；圖2是在共軛焦平面上觀察到的指標線影像與一維圖象探測器件的相互位置關系圖。
在圖1中，光源經聚光鏡聚光后到達分劃板，分劃板上制有指標線的圖案，指標線圖案可制成N字型、∧型、∨型或者其它帶有相交斜角的形成如∧、∨等形狀，然后光線穿過分光棱鏡，物鏡組到達反射鏡，經反射鏡反射后，再經物鏡組到達分光棱鏡，在分光棱鏡的共軛焦平面處設置一片一維圖象探測器件，該器件可以是CCD器件，也可以是其它類型圖象探測器件，如光電二極管、光電三極管、光敏電阻等，該一維探測器件最好是與指標形象方向垂直。然后通過指標線圖案與一維圖象探測器件的相互位置關系計算偏角。在測量儀器上還可設置用于處理光電圖象信息的單片計算機或微計算機系統(tǒng)，應用計算公式可直接將反射鏡偏角計算出來。本實用新型的光電自準直儀，其既可用于動態(tài)測量，又可用于靜態(tài)測量。
在圖2中，影像位置1與影像位置2是反射鏡在兩個不同狀態(tài)時分劃板指標線的影像圖。設一維圖象探測器件的方向為x方向，指標線的方向為y方向，指標線分劃板的兩指標線夾角為α，Δx和Δy分別表示反射鏡兩個不同位置時指標線影像在x坐標和y坐標的偏移量，那么，{Δy=12(L1-L2)ctgα2Δx=AA′-----(1)]]>換算成反射鏡上x、y坐標偏角為{θy=14f(L1-L2ctg)α2θx=12fAA′----(2)]]>在這種測角法中，可以使用一單片計算機處理光電圖象信息，其求解反射鏡偏角θx、θy的過程如下1.設定絕對坐標原點(參考其測量范圍適當確度，比如x、y坐標都取測量范圍的中心值為坐標原點)，確定測量坐標系；2.按圖象處理的方法求得V型或N型指標線影象與CCD各交點相對CCD起點的位移；3.求出V型或N型指標線影像與CCD各交點在測量坐標系中的坐標值；4.按公式(2)的關系求出相對于測量坐標原點的θx、θy值；5.把θx、θy值以適當的方式顯示、輸出；6.上述2～5的步驟自動循環(huán)往復，可以得到反映反射鏡角度的動態(tài)變化值。
實施例利用這種方法測量角度，其精度和測量范圍取決于CCD器件的參數和自準直光路的焦距長度等參數，以及CCD器件的圖象處理技術。采用不同焦距的光學系統(tǒng)和不同常數的CCD器件，可以制成不同精度等級的光電自準直儀。
比如，在焦距為859.4mm的自準直光路中，應用一維CCD的型號為TCD132(象元數1024，象元尺寸14×14μm2)，采用本實用新型制成的自跟蹤雙坐標光電自準直儀的測量范圍為±4角分(±240角秒)，精度1角秒/角分，儀器分辨率0.1角秒。
權利要求1.一種光電自準直儀，包括光源、分劃板、物鏡組、反射鏡圖象探測器、分光棱鏡，其特征在于，所述的分劃板設置有帶N字型、∧型、∨型或其它帶有相交斜線指標線圖案；所述分光棱鏡的共軛焦平面處設置一片一維圖象探測器件；所述的一維圖象探測器件設置在與指標線影象相垂直的方向上。
2.根據權利要求1所述的光電自準直儀，其特征在于，所述的一維圖象探測器件為CCD器件。
專利摘要本實用新型公開了一種光用自準直儀,它包括光源、分劃板、物鏡組、反射鏡圖象探測器件、分光棱鏡。所述的分劃板設置有帶N字型、∧型、∨型等;所述分光棱鏡的共軛焦平面處設置有一維圖象探測器件。本實用新型具有結構簡單、分辨率高、精度高、成本低的特點。
文檔編號G01B11/26GK2398613SQ99254139
公開日2000年9月27日 申請日期1999年11月17日 優(yōu)先權日1999年11月17日
發(fā)明者林玉池, 于建, 趙美蓉 申請人:天津大學