專利名稱：以ccd線陣作為測量元件的數(shù)字式光學(xué)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及長度計(jì)量儀器，尤其是一種以CCD線陣作為測量元件的數(shù)字式光學(xué)計(jì)。
背景技術(shù)：
光學(xué)計(jì)是一種基于光學(xué)自準(zhǔn)直和光學(xué)杠桿原理的長度計(jì)量儀器，用于測量機(jī)械零件和量具的長度尺寸。傳統(tǒng)的光學(xué)計(jì)采用分劃尺作為測量元件，通過目鏡或投影屏讀取分劃尺示值。目前市場上還有以光柵作為測量元件的數(shù)字式光學(xué)計(jì)，其示值以數(shù)字形式顯示，讀數(shù)要比傳統(tǒng)光學(xué)計(jì)方便。但由于它以主光柵和指示光柵疊加形成的莫爾條紋信號(hào)進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，對(duì)二者的平行度、氣隙、光閘、相位調(diào)整有極高的要求。再者由于光學(xué)計(jì)在使用中，需要頻繁快速提升測桿，造成光柵信號(hào)頻率過高，易引起漏計(jì)數(shù)，必須對(duì)測桿提升速度進(jìn)行阻尼，帶來使用不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種保持傳統(tǒng)光學(xué)計(jì)的光學(xué)自準(zhǔn)直和光學(xué)杠桿原理，但以CCD線陣作為測量元件的新型數(shù)字式光學(xué)計(jì)，能達(dá)到裝配調(diào)試和使用都方便的目的。本發(fā)明的構(gòu)成一種以CCD線陣作為測量元件的數(shù)字式光學(xué)計(jì)，包括光源、狹縫、 反射鏡A、準(zhǔn)直物鏡、反射鏡B、測桿、CCD線陣，狹縫和CCD線陣分別設(shè)置在自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)的物方和像方焦平面上，二者光路略有錯(cuò)開，或采用光學(xué)分束元件分開，狹縫的縫寬方向及 CCD線陣像元的排列方向與光學(xué)杠桿所在平面平行，狹縫形成的光帶成像在CCD線陣上，以光帶落在像元的序號(hào)為依據(jù)，顯示測桿的位移量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以CCD線陣作為測量元件的光學(xué)計(jì)擺脫了累加計(jì)數(shù)方式，測量值僅與光帶落在像元的序號(hào)有關(guān)，其余像元不參加計(jì)數(shù)，因此不存在信號(hào)質(zhì)量和信號(hào)超速問題，給裝配調(diào)試和使用帶來了方便。


附圖是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、光源，2、狹縫，3、反射鏡A，4、準(zhǔn)直物鏡，5、反射鏡B，6、測桿，7、CCD線陣。
具體實(shí)施例方式1)按照光學(xué)計(jì)的傳統(tǒng)形式設(shè)計(jì)光學(xué)準(zhǔn)直物鏡4和光學(xué)杠桿的光學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)?；迷谧詼?zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)的物方和像方焦平面上，分別設(shè)置狹縫2和C⑶線陣7；二者光路略有錯(cuò)開，或采用光學(xué)分束元件分開。3)校正狹縫的縫寬方向及CCD線陣像元的排列方向與光學(xué)杠桿所在平面平行。4)配置C⑶線陣的驅(qū)動(dòng)電路、電源、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，按(1)和 (2)式編制數(shù)據(jù)處理軟件。工作原理如下如圖所示光源1的光束照明一條位于準(zhǔn)直物鏡4的焦平面上的狹縫2。狹縫產(chǎn)生的光帶經(jīng)反射鏡3反射，再透過準(zhǔn)直物鏡4，到達(dá)反射鏡5 ；經(jīng)反射鏡反射后，返回，再次透過準(zhǔn)直物鏡，光帶被成像在位于準(zhǔn)直物鏡焦平面上的CXD線陣7上。當(dāng)測桿6移動(dòng)距離AL時(shí)，推動(dòng)反射鏡擺動(dòng)角度α，則在CXD陣面上的光帶位置將移動(dòng)，其移動(dòng)量Ay。設(shè)測桿到反射鏡擺動(dòng)支點(diǎn)的杠桿臂長為G，準(zhǔn)直物鏡的焦距為f’，并考慮到α很小，可視作tana = α。根據(jù)反射定律，則有AL = G-^-⑴
2V令測桿移動(dòng)前、后，光帶落在CXD線陣上像元的序號(hào)分別為Ii1和η2 ；CXD線陣相鄰像元的間距為δ。則有Ay= Oi2-Ii1) · δ(2)驅(qū)動(dòng)電路掃描CCD線陣各像元的視頻信號(hào)，單片機(jī)搜索信號(hào)峰值所在像元序號(hào)Ii1 和 ，按( 式計(jì)算Ay，再按(1)式計(jì)算AL，測桿實(shí)際位移被顯示在數(shù)顯窗內(nèi)。對(duì)于以光柵作為測量元件的數(shù)字式光學(xué)計(jì)，測桿移動(dòng)過程中，由于莫爾條紋信號(hào)的每一個(gè)周期都要參加累計(jì)計(jì)數(shù)，因此對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求苛刻，并且信號(hào)速度不能過快。而以 CCD線陣作為測量元件的光學(xué)計(jì)擺脫了累加計(jì)數(shù)方式，測量值僅與光帶落在像元的序號(hào)有關(guān)，其余像元不參加計(jì)數(shù)，因此不存在信號(hào)質(zhì)量和信號(hào)超速問題，給裝配調(diào)試和使用帶來了方便。
權(quán)利要求
1.一種以CCD線陣作為測量元件的數(shù)字式光學(xué)計(jì)，包括光源、狹縫、反射鏡A、準(zhǔn)直物鏡、反射鏡B、測桿、CCD線陣，其特征在于狹縫(2)和CCD線陣(7)分別設(shè)置在自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)的物方和像方焦平面上，二者光路略有錯(cuò)開，或采用光學(xué)分束元件分開，狹縫的縫寬方向及CCD線陣像元的排列方向與光學(xué)杠桿所在平面平行，狹縫( 形成的光帶成像在CCD 線陣(7)上，以光帶落在像元的序號(hào)為依據(jù)，顯示測桿(6)的位移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以CCD線陣作為測量元件的數(shù)字式光學(xué)計(jì)，其特征在于以一條細(xì)刻線代替狹縫O)，其所形成的暗帶成像在CCD線陣(7)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以CCD線陣作為測量元件的數(shù)字式光學(xué)計(jì)，該光學(xué)計(jì)以傳統(tǒng)的光學(xué)自準(zhǔn)直和光學(xué)杠桿光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以CCD線陣作為測量元件；被照明的狹縫(2)形成的光帶，成像在CCD線陣(7)上，以光帶落在像元的序號(hào)為依據(jù)，顯示測桿(6)的位移量。該光學(xué)計(jì)避免了以光柵作為測量元件的數(shù)字式光學(xué)計(jì)所存在的信號(hào)質(zhì)量要求苛刻和信號(hào)超速所帶來的弊端。
文檔編號(hào)G01B11/02GK102155917SQ20111006025
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者胡清 申請人:貴陽新天光電科技有限公司