二维光电自准直仪中分划板研究
发布时间：2020-07-05 14:18
【摘要】：根据二维光电自准直仪的工作原理和结构特点,针对V形分划板、N形分划板和M形分划板在线阵CCD器件增维测量中的作用原理进行了研究,得出其在增维测量中的优点和缺点,为不同应用条件的二维光电自准直仪选用分划板提供了参考依据。
【图文】：
嘈耐枷翊鐚矸椒ㄏ嘟岷夏芄坏玫讲煌嘈慕嵌确?辨率，对测量范围也有较大影响，因此，选择什么形状的分划板对光电自准直仪很重要。目前常见的用于二维测量的分划板有十字分划板、V形分划板、N形分划板、M形分划板等。本文针对各类分划板在线阵CCD器件增维测量中的作用原理进行了研究，为二维光电自准直仪选用分划板提供了参考依据。1光电自准直仪原理光电自准直仪是以自准直原理为基础［3］，通过光学器件的组合，用CCD等测微系统对被测件进行角度位移的精收稿日期:2016—10—26密测定仪器［2］，原理示意图如图1所示。图1自准直仪光学原理图Fig1Autocollimatoropticalprinciplediagram当光源发出光线照明位于物镜焦平面上的分划板，o点在物镜光轴上，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，当反射镜面垂直于光轴时，光线仍然按原路返回，经物镜后仍成像在分划板上o处，与原目标重合。当反射镜面与光轴不垂直，而是有小偏转角度α，当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2θ返回，通过物镜后成像在分划板上的O1处，与原目标不重合而有X的位移量。根据三角关系可推算出θ=12arctan(x/f)(1)式中θ为反射镜偏转角，x为光斑回像位移，f为物镜焦24
信号处理电路都要做2套，仪器结构复杂，仪器成本也随之提高，且2套处理系统的一致性也是影响测量精度的一个不可避免的因素［6］。这样的方法在高精度的测量中并不可取，但是由于其方法简单，数据处理方便，在低精度的测量中得到比较多的应用。3通过分划板的选择完成增维测量在小角度高精度要求的自准直仪中，可以选用以下几种分划板，即可实现用1片线阵CCD器件测量二维位移。以下将对几种分划板的实现方式和优缺点进行探讨。3．1采用V形分划板实现二维测量V形分划板在线阵CCD上实现二维测量的原理如图2所示。图2V形分划板测量原理图Fig2Vshapeofreticlemeasurementprinciplediagram设y轴为CCD线阵，其垂线设为x轴，当V形分划板的中心位于坐标原点时为初始参考位置，此时与CCD的交点分别为A，B，∠ACO=∠BCO=α，AO=BO=d，设S点为线阵CCD零位，令SA为固定值1。当被测物反射面在x轴方向发生角度偏转θx时，V形在x坐标平面上发生位移Δx，当被测物反射面在y轴方向发生角度偏转θy时，V形在y坐标平面上发生位移Δy，V形与CCD线阵y轴新的交点为A'，B'。由O做y轴的垂线OG'，显然OG'即为V形在x轴上的偏移量Δx。由三角关系式可以得出Δx=AB－A'B'2tanαΔy=SA－{SA'(2)由式(1)得出，偏转角θx=12arctan(Δx/f)，偏转角θy=12arctan(Δy/f)，从而完成二维测量。这种V形分划板具有测量范围小的缺点。为了使自准直仪在x方向和y方向具有相等的测量范围，如图3所示，需要x=y，即α=45°，因此，需要将V形分划板的V形夹角2α设定为90°，同时也使得测量范围只能达到CCD感光面的1/2。图3V形分划板测量范围示意图Fig3Vshapeofreticlemeasurementrangediagram本文设计的自准直仪测量范围x?
本文编号：2742714
【图文】：
嘈耐枷翊鐚矸椒ㄏ嘟岷夏芄坏玫讲煌嘈慕嵌确?辨率，对测量范围也有较大影响，因此，选择什么形状的分划板对光电自准直仪很重要。目前常见的用于二维测量的分划板有十字分划板、V形分划板、N形分划板、M形分划板等。本文针对各类分划板在线阵CCD器件增维测量中的作用原理进行了研究，为二维光电自准直仪选用分划板提供了参考依据。1光电自准直仪原理光电自准直仪是以自准直原理为基础［3］，通过光学器件的组合，用CCD等测微系统对被测件进行角度位移的精收稿日期:2016—10—26密测定仪器［2］，原理示意图如图1所示。图1自准直仪光学原理图Fig1Autocollimatoropticalprinciplediagram当光源发出光线照明位于物镜焦平面上的分划板，o点在物镜光轴上，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，当反射镜面垂直于光轴时，光线仍然按原路返回，经物镜后仍成像在分划板上o处，与原目标重合。当反射镜面与光轴不垂直，而是有小偏转角度α，当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2θ返回，通过物镜后成像在分划板上的O1处，与原目标不重合而有X的位移量。根据三角关系可推算出θ=12arctan(x/f)(1)式中θ为反射镜偏转角，x为光斑回像位移，f为物镜焦24
信号处理电路都要做2套，仪器结构复杂，仪器成本也随之提高，且2套处理系统的一致性也是影响测量精度的一个不可避免的因素［6］。这样的方法在高精度的测量中并不可取，但是由于其方法简单，数据处理方便，在低精度的测量中得到比较多的应用。3通过分划板的选择完成增维测量在小角度高精度要求的自准直仪中，可以选用以下几种分划板，即可实现用1片线阵CCD器件测量二维位移。以下将对几种分划板的实现方式和优缺点进行探讨。3．1采用V形分划板实现二维测量V形分划板在线阵CCD上实现二维测量的原理如图2所示。图2V形分划板测量原理图Fig2Vshapeofreticlemeasurementprinciplediagram设y轴为CCD线阵，其垂线设为x轴，当V形分划板的中心位于坐标原点时为初始参考位置，此时与CCD的交点分别为A，B，∠ACO=∠BCO=α，AO=BO=d，设S点为线阵CCD零位，令SA为固定值1。当被测物反射面在x轴方向发生角度偏转θx时，V形在x坐标平面上发生位移Δx，当被测物反射面在y轴方向发生角度偏转θy时，V形在y坐标平面上发生位移Δy，V形与CCD线阵y轴新的交点为A'，B'。由O做y轴的垂线OG'，显然OG'即为V形在x轴上的偏移量Δx。由三角关系式可以得出Δx=AB－A'B'2tanαΔy=SA－{SA'(2)由式(1)得出，偏转角θx=12arctan(Δx/f)，偏转角θy=12arctan(Δy/f)，从而完成二维测量。这种V形分划板具有测量范围小的缺点。为了使自准直仪在x方向和y方向具有相等的测量范围，如图3所示，需要x=y，即α=45°，因此，需要将V形分划板的V形夹角2α设定为90°，同时也使得测量范围只能达到CCD感光面的1/2。图3V形分划板测量范围示意图Fig3Vshapeofreticlemeasurementrangediagram本文设计的自准直仪测量范围x?
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2 杨璐;多光谱多光轴准直技术研究[D];西安工业大学;2014年
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